JP3688211B2 - Rolling control device for work equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ、田植機、直藩機といった作業機のローリング制御装置に係り、詳しくは、対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、対地作業装置を走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、走行機体又は対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、走行機体又は対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、傾斜センサと角速度センサとの双方の検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるようにアクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のローリング制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トラクタ等の作業機における対地作業装置のローリング制御においては、作業装置の変位検出手段として傾斜センサと角速度センサとの双方のセンサを用いることにより、応答性が良く、誤作動も先ず無い正確で精度の良い制御作動を行えることが知られている。このように、傾斜センサと角速度センサとを併用するローリング制御手段としては、大別して▲1▼2種のセンサによる検出値をそのまま用いて状況を判断し、それによってローリング動作速度等を決定するもの(特開平10−178835号公報等)と、▲2▼角速度を積分して傾斜角度とし、誤差を傾斜センサにより補正するもの(特許第2733597号公報等)とがある。
【0003】
例えば、特開平2−216412号公報にて示されたように、重錘と、この重錘の揺動量を検出するポテンショメータ等から成る傾斜センサ(低速度反応センサ)、及び光式ジャイロ等で成る角速度センサ(高速度反応センサ)の双方のセンサを用いてローリング制御装置を構成したものである。これにより、慣性の影響を受けず、応答性に優れる角速度センサと、検出時点での絶対傾斜角は検出できない角速度センサの欠点を補う傾斜センサとを組み合わせて、ダンパーやフィルターを設けること無く正確迅速にローリング制御が行え、対地作業精度の向上を図ることができる。
【0004】
即ち、角速度センサによる角速度出力dθj/dtを積分することにより、センサ筐体の横揺れの影響を受けない傾斜角度変化(積分傾斜角)θjを得ることができる。但し、角速度センサは角度変化しか検知できないので、絶対角度の検知には傾斜センサが必要である。車体が十分長時間停止すると目標傾斜角θは検出傾斜角θrに収束して傾斜センサの値が走行機体の傾斜角度として出力される。走行機体が傾斜変化すると目標傾斜角θに傾斜角度変化θjが加算され、横揺れの影響を受けない応答の良い傾斜角度を検出することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記▲1▼のローリング制御手段は、比較的廉価な角速度センサを用いても実現可能ではあるが、複雑な傾斜変化には対応し切れないという難点がある。これに対して前記▲2▼のローリング制御手段は、常に精度良く傾斜を検出できるが、実現のためには高精度な、即ち高価なセンサが必要になるという難点があった。
【0006】
本発明の目的は、前記▲1▼の手段及び▲2▼の手段双方の長所を備えたもの、即ち、比較的廉価な角速度センサとしながら、精度良く検出できるローリング制御手段を実現させる点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の構成は、対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、対地作業装置を走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、走行機体又は対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、走行機体又は対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、傾斜センサと角速度センサとの双方の検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるようにアクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のローリング制御装置であって、
ローリング制御手段を、角速度センサの検出値を積分して得られる積分値を基準として、傾斜センサの検出値に基づく補正を行うことによって求められる検出傾斜角が、予め設定された目標設定角となるようにアクチュエータを作動させるものに構成するとともに、走行機体の姿勢安定度の高い低いを判別する判別手段を設け、
走行機体の姿勢安定度が高いほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、走行機体の姿勢安定度が低いほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするように、前記各センサの検出値の重み付け割合を姿勢安定度に応じて変更する補正手段を備えてあることを特徴とする。
【0008】
〔作用・効果〕
前述したように、走行地面の起伏や凹凸が少なく又は小さくて比較的平であるときには、作業機の姿勢が比較的安定していて傾斜センサの有効性が増し、走行地面の起伏や凹凸が比較的多く又は大きくて比較的複雑であるときには、作業機の姿勢は比較的不安定であって角速度センサの有効性が増すようになる。従って、走行機体の姿勢安定度が高いほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくすれば、検出精度を良好なものとしながら応答性の良いローリング制御が行えるとともに、走行機体の姿勢安定度が低いほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくすれば、頻繁な姿勢変化に追従できて検出精度が損なわれないローリング制御を行うことが可能になる。
【0009】
つまり、各センサ検出値の重み付け割合を状況に応じて変更することにより、比較的廉価な角速度センサを用いながら、姿勢変化の激しい悪路においては精度良く、そして、姿勢変化の穏やかな起伏、凹凸の少ない地面では迅速なローリング制御を行えるようになり、前記▲1▼の手段に比べては悪路での検出精度に優れ、前記▲2▼の手段に比べては必要な検出精度を得ながらシステムに要するコストを下げることができる点で優れるようになった。
【0010】
請求項2の構成は、請求項1の構成において、判別手段が角速度センサであり、補正手段は、角速度センサの出力値が小さいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、角速度センサの出力値が大きいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されていることを特徴とするものである。
【0011】
〔作用・効果〕
請求項2の構成によれば、ローリング制御のために装備されている角速度センサで判別手段を兼ねるので、専用の判別手段を省略しながら請求項1の構成による作用・効果を奏することが可能になる。
【0012】
請求項3の構成は、請求項1の構成において、判別手段が傾斜センサであり、補正手段は、傾斜センサの出力値が小さいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、傾斜センサの出力値が大きいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されていることを特徴とするものである。
【0013】
〔作用・効果〕
請求項3の構成によれば、ローリング制御のために装備されている傾斜センサで判別手段を兼ねるので、専用の判別手段を省略しながら請求項1の構成による作用・効果を奏することが可能になる。
【0014】
請求項4の構成は、請求項1の構成において、判別手段が、走行機体の走行速度を検出する車速センサであり、補正手段は、走行速度が遅いほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、走行速度が速いほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されていることを特徴とする。
【0015】
〔作用・効果〕
請求項4の構成においては、走行速度が速くなれば起伏や凹凸を乗り越えたときの衝撃や姿勢変化は大きくなり、走行速度が遅くなれば起伏や凹凸を乗り越えたときの衝撃や姿勢変化は小さくなる現象を利用したものであり、その車速センサを判別手段として用いることによって、請求項1の構成による作用・効果を奏することが可能になる。
【0016】
請求項5の構成は、請求項1の構成において、判別手段が、走行機体の横方向の加速度を検出する横加速度センサであり、補正手段は、走行機体の横方向加速度が小さいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、横方向加速度が大きいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されていることを特徴とするものである。
【0017】
〔作用・効果〕
請求項5の構成においては、走行機体の横方向加速度が大きいほど姿勢安定度が低く、走行機体の横方向加速度が小さいほど姿勢安定度が高いことを利用したものであり、横加速度センサを判別手段として用いることによって、請求項1の構成による作用・効果を奏することが可能になる。
【0018】
請求項6の構成は、請求項1の構成において、判別手段が、走行機体の回向走行における角速度を検出する回向角速度センサであり、補正手段は、走行機体の回向走行による回向角速度が小さいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、回向角速度が大きいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されていることを特徴とするものである。
【0019】
〔作用・効果〕
請求項6の構成においては、走行機体の回向時における角速度(旋回速度)が大きいほど姿勢安定度が低く、回向時における角速度(旋回速度)が小さいほど姿勢安定度が高いことを利用したものであり、回向角速度センサを判別手段として用いることによって、請求項1の構成による作用・効果を奏することが可能になる。
【0020】
請求項7の構成は、請求項1の構成において、判別手段が、操向輪の切れ角を検出する切れ角センサであり、補正手段は、操向輪の切れ角が小さいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、操向輪の切れ角が大きいほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されていることを特徴とする。
【0021】
〔作用・効果〕
請求項7の構成によれば、前輪等の操向輪の切れ角が小さいほど走行機体に作用する遠心力が小になって姿勢安定度が高く、操向輪の切れ角が大きいほど走行機体に作用する遠心力が大になって姿勢安定度が低くなることを利用したものであり、切れ角センサを判別手段として用いることによって、請求項1の構成による作用・効果を奏することが可能になる。
【0022】
請求項8の構成は、請求項1の構成において、判別手段が、走行機体又は対地作業装置を操るためのアクチュエータの作動或いは操作入力数の多少を検出する操作頻度検出手段であり、補正手段は、アクチュエータの作動或いは操作入力数が少ないほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、アクチュエータの作動或いは操作入力数が多いほど傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されていることを特徴とするものである。
【0023】
〔作用・効果〕
請求項8の構成においては、操向用油圧シリンダや耕耘ロータリの昇降用油圧シリンダといったアクチュエータの作動量(又は作動速度)、或いはそのためのハンドル回し量や昇降レバーの傾倒量といった操作入力数が少ないほど、走行機体に与える慣性の影響が少なく、従って走行機体の姿勢安定度が高いものであり、前記アクチュエータの作動量(又は作動速度)、或いはそのための前記操作入力数が多いほど、走行機体に与える慣性の影響が多く、従って走行機体の姿勢安定度が低いものであるという現象を利用したものであり、アクチュエータの作動或いは操作入力数の多少を検出する操作頻度検出手段を判別手段として用いることによって、請求項1の構成による作用・効果を奏することが可能になる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は作業機の一例である農用トラクタの後部を示しており、ミッションケース3に、上下揺動自在なトップリンク1と左右一対のロアリンク2を介して、走行機体21に対してローリング自在にロータリ耕耘装置(対地作業装置の一例)4を連結してある。ミッションケース3の上部に、油圧シリンダ5により上下に揺動駆動される一対のリフトアーム6が備えられ、一対のリフトアーム6とロアリンク2とがリフトロッド7、及び複動型の油圧シリンダ8を介して連結されている。19は左右一対の駆動後輪である。
【0025】
図2に示すように、油圧シリンダ5に対する3位置切換式の制御弁16が制御装置22により操作されて、油圧シリンダ5及びリフトアーム6によりロータリ耕耘装置4が昇降駆動される。油圧シリンダ8に対する3位置切換式の制御弁17が制御装置22により操作されて、油圧シリンダ8の伸縮作動によりロータリ耕耘装置4が、油圧シリンダ8とは反対側のロアリンク2との連結点周りにローリング駆動される。
【0026】
この農用トラクタは、ロータリ耕耘装置4を地面から設定高さに維持し耕耘深さを設定値に維持する昇降制御手段29、走行機体21に対するロータリ耕耘装置4の高さを設定位置に維持するポジション制御手段30、並びに、水平面に対するロータリ耕耘装置4の左右方向の傾斜角度を設定角度に維持するローリング制御機能が、制御装置22に備えられている。
【0027】
図2及び図1に示すように、ロータリ耕耘装置4に上下揺動自在に後部カバー9が備えられ、バネ18により後部カバー9が下方側に付勢されて、ロータリ耕耘装置4に対する後部カバー9の上下揺動角度を検出する耕深センサ10が備えられており、耕深センサ10の検出値が制御装置22に入力されている。これにより昇降制御手段29によって、耕深センサ10の検出値が、走行機体21に設けられたダイヤル操作式でポテンショメータ型式の耕深設定器11の設定耕耘深さとなるように、制御弁16が操作されて、油圧シリンダ5によりロータリ耕耘装置4が自動的に昇降駆動される。
【0028】
図2及び図1に示すように、走行機体21に対するリフトアーム6の上下角度を検出する角度センサ13が、リフトアーム6の基部に備えられており、角度センサ13の検出値が制御装置22に入力されている。これによりポジション制御手段30によって、角度センサ13の検出値が走行機体21に設けられたレバー操作式のポジション設定器12の目標値となるように、制御弁16が操作されて、油圧シリンダ5によりリフトアーム6が上下に揺動駆動される。
【0029】
前述の昇降制御手段29及びポジション制御手段30において、耕深設定器11の設定耕耘深さに対応する角度センサ13の検出値と、ポジション設定器12の目標値とが比較されて、ポジション設定器12の目標値の方が高い場合、昇降制御手段29及び後述するローリング制御機能が停止して(油圧シリンダ8が停止した状態)、ポジション制御手段30が作動する。これにより、ポジション設定器12の目標値に角度センサ13の検出値が一致するように、制御弁16が操作されて、油圧シリンダ5によりロータリ耕耘装置4が昇降駆動される。従って、ポジション設定器12を操作することにより、耕深設定器11の設定耕耘深さに対応する角度センサ13の検出値よりも高い範囲で、ロータリ耕耘装置4を走行機体21に対して任意の高さに昇降駆動し停止させることができる。
【0030】
次にポジション設定器12を下降側に操作して、ポジション設定器12の目標値が、耕深設定器11の設定耕耘深さに対応する角度センサ13の検出値に一致すると(又は低くなると)、ポジション制御手段30が停止し、昇降制御手段29及びローリング制御機能が作動する。これにより、昇降制御手段によって耕深センサ10の検出値が耕深設定器11の設定耕耘深さとなるように、制御弁16が操作されて、油圧シリンダ5によりロータリ耕耘装置4が自動的に昇降駆動される。後述するようにローリング制御機能によって、水平面に対して左右方向に傾斜(又は水平面に平行)した設定角度に、水平面に対するロータリ耕耘装置4の左(右方向の傾斜角度が維持されるように、制御弁17が操作されて、油圧シリンダ8によりロータリ耕耘装置4がローリング駆動される。
【0031】
図1、図2に示すように、この農用トラクタでは、水平面に対して左右方向に傾斜(又は水平面に平行)した設定角度に、水平面に対するロータリ耕耘装置4の左右方向の傾斜角度が維持されるように、ロータリ耕耘装置4をローリング駆動するローリング制御手段24を備えてある。ロータリ耕耘装置4の左右方向の設定角度を設定するダイヤル式の傾斜設定器20を備えてあり、これは水平位置から右下り側及び左下り側に、任意に且つ連続的に設定角度を設定及び変更することができるように構成されている。
【0032】
即ち、走行機体21の左右傾斜角度を検出する重錘式の傾斜センサ15と、走行機体21の左右傾斜方向の角速度を検出する振動ジャイロ式の角速度センサ23と、油圧シリンダ8の作動位置を検出するストロークセンサ14とを備えてあり、ローリングシリンダ8の作動位置によって機体21に対するロータリ耕耘装置4の左右傾斜角度が検出できるので、傾斜センサ15と角速度センサ23との双方の検出値に基づいて、ロータリ耕耘装置4の左右方向姿勢が傾斜設定器20による設定角度に維持されるように油圧シリンダ8を作動させるローリング制御手段24を制御装置22に設けてある。
【0033】
そして、温度等の諸条件によってドリフトする角速度センサ23の零点を時間経過に伴って更新して補正するセンサ零点補正装置Zを設けてある。即ち、角速度センサ23によって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段25と、記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を零点とする零点制御手段26と、走行機体21の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢判別手段Hとを備え、走行機体21の姿勢安定度が高いほどサンプリング出力値の数を少なく設定し、走行機体21の姿勢安定度が低いほどサンプリング出力値の数を多く設定する零点補正手段28を設けてセンサ零点補正装置Zが構成されている。
【0034】
図2に示すように、後輪19(図1参照)と前輪31への伝動軸32の回転数を検出して、走行機体21の走行速度を検出する車速センサ27を備えてあり、この車速センサ27と、これの検出情報を処理する判別回路29によって姿勢判別手段Hが構成されている。即ち、走行速度が速いほど走行機体21の姿勢安定度が低く、走行速度が遅いほど走行機体21の姿勢安定度が高いと判断されるようになっている。
【0035】
零点制御手段26と点との演算処理による第1誤差補償(零点補償)G1は、次のようである。即ち、図3に示すように、平均間隔内で発生するノイズを完全に除去するべく一定間隔平均処理と、適応LPFとを行う。一定間隔平均処理は、1000Hzでサンプリングした所定時間分の所定個数のデータを足し算し、データ列aとする。そして、単位時間ごとにデータ列aの平均を計算し、データ列bとする。
【0036】
適応LPF(ローパスフィルタ)は、平均処理の度に以下のLPF処理で基準電圧を更新する。
新基準電圧=(1秒間の平均値×α+旧基準電圧×β)÷(α+β)
十分に平滑化することで零点を出力する。
但し、α、βは条件によって可変にするものであり、例えば、メインキーON直後や温度上昇時等、基準電圧が変動し易いときはαを大きくして変動への追従性を重視し、変動が安定する条件ではαを小さくして計算の正確さを重視する。又、旋回中や大きな傾斜変化時には処理を中断し、誤った基準電圧を計算しないようにする。
【0037】
第1誤差補償G1で全ての誤差を除去することはできないので、さらにセンサの直線性にも誤差があり、積分処理による誤差の蓄積をなくすことはできない。そこで、一旦蓄積された誤差を取り除くため、傾斜設定器20で設定された目標傾斜角θに傾斜センサ15による検出傾斜角θrとの偏差をフィードバックする第2誤差補償G2を行う。ここで、フィードバック係数(即ち、傾斜センサ15の検出値に基づく補正割合であり、以下FB係数と略称する)K2を十分に小さく設定することができれば、機体停止時にθ=θrとなって傾斜センサ15と同等の絶対精度が確保され、傾斜変化時には横揺れの影響を受けない応答性の良い傾斜角度を出力できる。逆にFB係数K2が大きいと、θrの補償が効き過ぎて傾斜センサ15の出力値と変わらなくなってしまう。
【0038】
ここでFB係数K2は蓄積される誤差に応じて設定する必要があるので、精度の良いジャイロセンサを用いるほど、第1誤差補償G1を工夫するほど小さくできる。前述の処理では、0.5%程度で誤差が除去でき、必要性能を満たすに十分小さい値である。しかし、温度変化の激しい条件や、より廉価なジャイロセンサを用いる場合、さらに大きくする必要があり、それによる性能劣化がどの程度になるか評価する必要がある。
【0039】
そこで、図2及び3に示すように、状況に応じてFB係数K2を可変にする係数補正手段Aを設けてある。即ち、係数補正手段Aは、走行機体21の姿勢安定度が高いほど傾斜センサ15の検出値に基づく補正割合を大きくし、走行機体21の姿勢安定度が低いほど傾斜センサ15の検出値に基づく補正割合を小さくするように機能する。姿勢安定度の高い低いを判断する姿勢判別手段Hは、前述した車速センサ27であり、係数補正手段Aは、走行速度が遅いほど前記補正割合を大きくし、走行速度が速いほど前記補正割合を小さくするものに構成されている。
【0040】
FB係数K2を可変にするその他の例としては、停止中や傾斜変化の少ないときはFB係数K2を大きくして目標傾斜角θの誤差を速やかに除去し、逆に作業中や傾斜変化の激しいときはFB係数K2を小さくして横揺れの影響を抑えて応答性を上げる。さらに、始動直後や温度変化の大きい等ジャイロセンサの誤差が大きくなる条件ではFB係数K2を大きくして誤差の除去を重視し、温度が安定したときにはFB係数K2を小さくして応答性を重視する。
【0041】
参考として、図10〜図11に、トラクタの傾斜が変化するときの各センサ
15,23の検出作動テスト結果を示す。
【0042】
図10によると、走行機体の傾斜変化に対して、角速度センサ23の演算による出力は殆ど時間遅れなく変化しているのに対して、傾斜センサ15は、0.5秒ほどの時間遅れを伴って変化しており、かつ、傾斜が正の方向に変化を開始する時、および、負の方向に変化を開始する時には慣性によって一時的に逆方向の動きとして検出していることが理解できる。なお、図10〜図11において、vは走行機体21の左右傾斜、yは角速度センサの演算による出力、zは傾斜センサ15の出力である。
【0043】
図11は、図10の場合よりも傾斜変化が速い例であり、0.5秒間で2度変化する時の傾斜センサ15と角速度センサ23の演算による出力の変化特性を示したものである。これによると、傾斜センサ15は、下降並びに上昇開始時に約1度逆方向に出力してしまっているとともに、昇降停止時にもオーバーシュートしている。これに対して角速度センサ23の演算による出力は、やはり走行機体の傾斜変化に追従していることが判る。このように、傾斜センサの出力を基にするよりも角速度センサの出力を基に制御するほうが応答性でも精度でも優れていることは明らかである。
【0044】
〔別実施形態〕
係数補正手段A及び姿勢判別手段Hは、以下《1》〜《7》に記載した構成のものでも良い。
【0045】
《1》図4に示すように、姿勢判別手段Hが角速度センサ23であり、係数補正手段Aを、角速度センサ23の出力値が小さいほどFB係数K2を大きくし、角速度センサ23の出力値が大きいほどFB係数K2を小さくするものに構成する。
【0046】
《2》図5に示すように、姿勢判別手段Hが傾斜センサ15であり、係数補正手段Aを、傾斜センサ15の出力値が小さいほどFB係数K2を大きくし、傾斜センサ15の出力値が大きいほどFB係数K2を小さくするものに構成する。
【0047】
《3》図6に示すように、姿勢判別手段Hが、走行機体21の横方向の加速度を検出する横加速度センサ41であり、係数補正手段Aを、走行機体21の横方向加速度が小さいほどFB係数K2を大きくし、横方向加速度が大きいほどFB係数K2を小さくするものに構成する。
【0048】
《4》図7に示すように、姿勢判別手段Hが、走行機体21の回向走行における角速度を検出する回向角速度センサ42であり、係数補正手段Aを、走行機体21の回向走行による回向角速度が小さいほどFB係数K2を大きくし、回向角速度が大きいほどFB係数K2を小さくするものに構成する。
【0049】
《5》図8に示すように、姿勢判別手段Hが、操向前輪31の切れ角を検出する切れ角センサ33であり、係数補正手段Aを、操向前輪31の切れ角が小さいほどFB係数K2を大きくし、操向前輪31の切れ角が大きいほどFB係数K2を小さくするものに構成する。
【0050】
《6》図9に示すように、姿勢判別手段Hが、対地作業装置4を昇降移動するための昇降用油圧シリンダ5の作動量を検出する角度センサ(操作頻度検出手段Sの一例)13であり、係数補正手段Aを、油圧シリンダ5の作動量が少ないほどFB係数K2を大きくし、油圧シリンダ5の作動量が多いほどFB係数K2を小さくするものに構成する。
【0051】
《その他》対地作業装置4又は走行機体21の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢判別手段Hの他の例としては、対地作業装置4又は機体21の前後傾斜を検出するピッチングセンサや、そのピッチングに関する角速度センサ、対地作業装置4又は機体21の上下方向移動に関する加速度センサ、アクセルレバー又はペダルの操作量、変速段数(位置)の高低を見るもの等、種々の変更が可能である。
又、本実施形態において、対地作業装置4側に、傾斜センサ15と角速度センサ23とを配置するようにしても良い。対地作業装置4としては、耕耘装置の他、苗植付装置、直播装置、畦作成装置、整地装置等、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】農用トラクタ後部の構造を示す斜視図
【図2】ローリング制御の概略構造を示す機能系統図
【図3】補正制御手段の概念を示すブロック図
【図4】角速度センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図5】傾斜センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図6】横加速度センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図7】回向角速度センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図8】切れ角センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図9】耕耘装置の昇降移動量に基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図10】テストによる傾斜センサと角速度センサの出力特性グラフを示す図
【図11】テストによる傾斜センサと角速度センサの出力特性グラフを示す図
【符号の説明】
4 対地作業装置
5 アクチュエータ
8 アクチュエータ
15 傾斜センサ
21 走行機体
23 角速度センサ
24 ローリング制御手段
27 車速センサ
31 操向輪
33 切れ角センサ
41 横加速度センサ
42 回向角速度センサ
A 補正手段
H 判別手段
S 操作頻度検出手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling control device for a work machine such as a tractor, a rice transplanter, or a straight-line machine. Specifically, the ground work device is connected to a traveling machine body so as to be able to roll freely, and the ground work apparatus is driven to roll with respect to the traveling machine body. The actuator includes an actuator, an inclination sensor that detects a left-right inclination angle of the traveling machine body or the ground work device, and an angular speed sensor that detects an angular velocity in a left-right inclination direction of the traveling machine body or the ground work device, and both the inclination sensor and the angular speed sensor. This invention relates to a rolling control device for a working machine provided with a rolling control means for operating an actuator so that the horizontal posture of the ground working device is maintained at a set angle based on the detected value.
[0002]
[Prior art]
In rolling control of ground work devices in work machines such as tractors, by using both the inclination sensor and the angular velocity sensor as displacement detection means of the work device, the responsiveness is good, and there is almost no malfunction. It is known that good control operation can be performed. As described above, the rolling control means using both the tilt sensor and the angular velocity sensor can be broadly classified as follows: (1) The situation is determined by using the detection values of the two types of sensors as they are, and the rolling operation speed and the like are thereby determined. (Japanese Patent Laid-Open No. 10-178835) and (2) those that integrate the angular velocity into a tilt angle and correct the error by a tilt sensor (Japanese Patent No. 2733597).
[0003]
For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 216164/1990, it is composed of a weight, a tilt sensor (low-speed reaction sensor) composed of a potentiometer for detecting the swinging amount of the weight, an optical gyro, and the like. A rolling control device is configured by using both sensors of an angular velocity sensor (high-speed reaction sensor). As a result, an angular velocity sensor that is not affected by inertia and has excellent responsiveness, and an inclination sensor that compensates for the drawbacks of angular velocity sensors that cannot detect the absolute inclination angle at the time of detection, can be accurately and quickly installed without a damper or filter. In addition, the rolling control can be performed, and the ground work accuracy can be improved.
[0004]
That is, by integrating the angular velocity output dθj / dt from the angular velocity sensor, it is possible to obtain an inclination angle change (integrated inclination angle) θj that is not affected by the roll of the sensor housing. However, since the angular velocity sensor can only detect an angle change, an inclination sensor is required to detect the absolute angle. When the vehicle body stops for a sufficiently long time, the target inclination angle θ converges to the detected inclination angle θr, and the value of the inclination sensor is output as the inclination angle of the traveling machine body. When the traveling machine body changes its inclination, the inclination angle change θj is added to the target inclination angle θ, and it is possible to detect a responsive inclination angle that is not affected by the roll.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Although the rolling control means (1) can be realized even by using a relatively inexpensive angular velocity sensor, there is a problem that it cannot cope with a complicated change in inclination. On the other hand, the rolling control means {circle around (2)} can always detect the inclination with high accuracy, but there is a problem that a high-accuracy sensor, that is, an expensive sensor, is required for the realization.
[0006]
An object of the present invention is to realize a rolling control means that can be accurately detected while having the advantages of both means (1) and (2), that is, a relatively inexpensive angular velocity sensor. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, the ground work device is connected to the traveling machine body so as to be able to roll freely, the actuator for rolling the ground work device with respect to the traveling machine body, and the inclination sensor for detecting the right and left inclination angle of the traveling machine body or the ground work device. And an angular velocity sensor for detecting the angular velocity in the left-right tilt direction of the traveling machine body or the ground work device, and based on the detection values of both the tilt sensor and the angular speed sensor, the horizontal posture of the ground work device is set to the set angle. A rolling control device for a working machine provided with a rolling control means for operating an actuator to be maintained,
  The detected tilt angle obtained by performing correction based on the detected value of the tilt sensor on the basis of the integrated value obtained by integrating the detected value of the angular velocity sensor with the rolling control means becomes a preset target set angle. And a means for determining whether the attitude stability of the traveling machine body is high or low.
  The higher the attitude stability of the traveling aircraft, the larger the correction ratio based on the detected value of the tilt sensor, and the lower the attitude stability of the traveling aircraft, the smaller the correction ratio based on the detected value of the inclination sensor.As described above, the weighting ratio of the detection value of each sensor is changed according to the posture stability.A correction means is provided.
[0008]
[Action / Effect]
As described above, when the running ground has little or no undulations or irregularities, the working machine posture is relatively stable, the effectiveness of the tilt sensor increases, and the running ground undulations or irregularities are compared. When the target is large or large and relatively complex, the working machine posture is relatively unstable, which increases the effectiveness of the angular velocity sensor. Therefore, if the correction ratio based on the detected value of the tilt sensor is increased as the attitude stability of the traveling aircraft increases, rolling control with good responsiveness can be performed while improving the detection accuracy, and the attitude stability of the traveling aircraft is improved. If the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is reduced as the value is lower, it is possible to perform rolling control that can follow frequent posture changes and does not impair detection accuracy.
[0009]
In other words, by changing the weighting ratio of each sensor detection value according to the situation, using a relatively inexpensive angular velocity sensor, it is accurate on rough roads with severe posture changes, and undulations and irregularities with gentle posture changes. It is possible to perform a rapid rolling control on the ground with a small amount of ground, and it is superior in detection accuracy on rough roads as compared with the method (1), while obtaining the necessary detection accuracy compared with the method (2). It has come to be excellent in that the cost required for the system can be reduced.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the determining unit is an angular velocity sensor, and the correcting unit increases the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor as the output value of the angular velocity sensor is smaller. The larger the output value is, the smaller the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is.
[0011]
[Action / Effect]
According to the configuration of the second aspect, the angular velocity sensor provided for rolling control also serves as the determination means, so that the operation and effect of the configuration of the first aspect can be achieved while omitting the dedicated determination means. Become.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the discrimination means is a tilt sensor, and the correction means increases the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor as the output value of the tilt sensor is smaller. The larger the output value is, the smaller the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is.
[0013]
[Action / Effect]
According to the configuration of claim 3, since the tilt sensor provided for rolling control also serves as the discrimination means, the operation and effect of the configuration of claim 1 can be achieved while omitting the dedicated discrimination means. Become.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the discriminating means is a vehicle speed sensor that detects the traveling speed of the traveling vehicle body, and the correcting means has a correction ratio based on the detected value of the inclination sensor as the traveling speed is slower. It is configured such that the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is reduced as the traveling speed is increased.
[0015]
[Action / Effect]
According to the fourth aspect of the present invention, if the running speed is increased, the impact and the posture change when the undulation and the unevenness are overcome become large, and if the running speed is slow, the impact and the posture change when the undulation and the unevenness are overcome are small. By using the vehicle speed sensor as the discriminating means, it is possible to achieve the functions and effects of the configuration of claim 1.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the discriminating means is a lateral acceleration sensor that detects the lateral acceleration of the traveling machine body, and the correcting means is such that the smaller the lateral acceleration of the traveling machine body, the smaller the inclination sensor. The correction ratio based on the detection value is increased, and the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is decreased as the lateral acceleration increases.
[0017]
[Action / Effect]
The configuration of claim 5 utilizes the fact that the posture stability is lower as the lateral acceleration of the traveling aircraft is larger, and the posture stability is higher as the lateral acceleration of the traveling aircraft is smaller, and the lateral acceleration sensor is discriminated. By using it as a means, it is possible to achieve the operations and effects of the configuration of claim 1.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the discriminating means is a turning angular velocity sensor that detects an angular velocity in the turning traveling of the traveling vehicle body, and the correcting means is a turning angular velocity due to the traveling traveling of the traveling vehicle body. The correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is increased as the angle is smaller, and the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is decreased as the turning angular velocity is higher.
[0019]
[Action / Effect]
In the configuration of claim 6, the fact that the posture stability is lower as the angular velocity (turning speed) during turning of the traveling vehicle body is higher, and the posture stability is higher as the angular velocity (turning speed) during turning is lower. Therefore, by using the turning angular velocity sensor as the discriminating means, it is possible to achieve the functions and effects of the configuration of claim 1.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the determining means is a turning angle sensor that detects a turning angle of the steered wheel, and the correcting means detects the inclination sensor as the turning angle of the steered wheel is smaller. The correction ratio based on the value is increased, and the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is decreased as the turning angle of the steering wheel is increased.
[0021]
[Action / Effect]
According to the configuration of the seventh aspect, the smaller the turning angle of the steering wheel such as the front wheel, the smaller the centrifugal force acting on the traveling machine body and the higher the posture stability, and the larger the turning angle of the steering wheel, the traveling machine body. The use of the fact that the centrifugal force acting on the lens increases and the posture stability becomes low, and by using the cutting angle sensor as the discriminating means, the operation and effect of the configuration of claim 1 can be achieved. Become.
[0022]
The configuration of claim 8 is the operation frequency detection means in which the determination means detects the number of operation inputs or the number of operation inputs of the actuator for operating the traveling machine body or the ground work device in the configuration of claim 1, and the correction means The correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is increased as the number of actuators or operation inputs is decreased, and the correction ratio is decreased as the number of actuator operations or operation inputs is increased. It is characterized by that.
[0023]
[Action / Effect]
In the configuration of claim 8, the number of operation inputs such as the operation amount (or operation speed) of an actuator such as a steering hydraulic cylinder or a lifting hydraulic cylinder of a tilling rotary, or a handle turning amount or a tilting amount of a lifting lever therefor is small. Thus, the influence of inertia on the traveling machine body is small, and thus the attitude stability of the traveling machine body is high. The more the operation amount (or operation speed) of the actuator or the number of operation inputs therefor, the more It uses the phenomenon that the influence of inertia is large and therefore the attitude stability of the traveling aircraft is low, and the operation frequency detection means for detecting the number of operation of the actuator or the number of operation inputs is used as the discrimination means. Thus, the function / effect of the configuration of claim 1 can be achieved.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the rear part of an agricultural tractor which is an example of a work machine. The mission case 3 can be rolled with respect to a traveling machine body 21 via a top link 1 which can swing up and down and a pair of left and right lower links 2. A rotary tilling device (an example of a ground work device) 4 is connected to the head. A pair of lift arms 6 that are driven to swing up and down by a hydraulic cylinder 5 are provided on the top of the transmission case 3, and the pair of lift arms 6 and the lower link 2 are a lift rod 7 and a double-acting hydraulic cylinder 8. It is connected through. Reference numeral 19 denotes a pair of left and right driving rear wheels.
[0025]
As shown in FIG. 2, the three-position switching type control valve 16 for the hydraulic cylinder 5 is operated by the control device 22, and the rotary tiller 4 is driven up and down by the hydraulic cylinder 5 and the lift arm 6. A three-position switching type control valve 17 for the hydraulic cylinder 8 is operated by the control device 22, and the rotary tiller 4 is rotated around the connection point with the lower link 2 opposite to the hydraulic cylinder 8 by the expansion and contraction operation of the hydraulic cylinder 8. It is driven by rolling.
[0026]
This agricultural tractor is a position for maintaining the height of the rotary tiller 4 with respect to the traveling machine body 21 at a set position, ascending / descending control means 29 for maintaining the rotary tiller 4 at a set height from the ground and maintaining the tillage depth at a set value. The control device 30 is provided with a rolling control function for maintaining the control unit 30 and the horizontal tilt angle of the rotary tiller 4 with respect to the horizontal plane at a set angle.
[0027]
As shown in FIGS. 2 and 1, the rotary tiller 4 is provided with a rear cover 9 that can swing up and down. The rear cover 9 is urged downward by a spring 18, and the rear cover 9 against the rotary tiller 4 is provided. The tilling depth sensor 10 for detecting the vertical swing angle is provided, and the detection value of the tilling depth sensor 10 is input to the control device 22. As a result, the control valve 16 is operated by the lift control means 29 so that the detected value of the tilling depth sensor 10 becomes the set tilling depth of the dial operating type potentiometer type tilling depth setting device 11 provided in the traveling machine body 21. The rotary tiller 4 is automatically driven up and down by the hydraulic cylinder 5.
[0028]
As shown in FIGS. 2 and 1, an angle sensor 13 that detects the vertical angle of the lift arm 6 with respect to the traveling machine body 21 is provided at the base of the lift arm 6, and the detected value of the angle sensor 13 is transmitted to the control device 22. Have been entered. As a result, the control valve 16 is operated by the position control means 30 so that the detected value of the angle sensor 13 becomes the target value of the lever-operated position setting device 12 provided in the traveling machine body 21, and the hydraulic cylinder 5 The lift arm 6 is driven to swing up and down.
[0029]
In the above-described lift control means 29 and position control means 30, the detected value of the angle sensor 13 corresponding to the set tilling depth of the tilling depth setting device 11 and the target value of the position setting device 12 are compared, and the position setting device. When the target value of 12 is higher, the elevation control means 29 and the rolling control function described later are stopped (the hydraulic cylinder 8 is stopped), and the position control means 30 is activated. Accordingly, the control valve 16 is operated so that the detected value of the angle sensor 13 matches the target value of the position setting device 12, and the rotary tiller 4 is driven up and down by the hydraulic cylinder 5. Therefore, by operating the position setter 12, the rotary tiller 4 can be arbitrarily set with respect to the traveling machine body 21 within a range higher than the detected value of the angle sensor 13 corresponding to the set tiller depth of the tiller depth setter 11. It can be driven up and down to the height and stopped.
[0030]
Next, when the position setter 12 is operated downward, and the target value of the position setter 12 matches (or becomes lower) the detected value of the angle sensor 13 corresponding to the set tilling depth of the tilling depth setter 11. The position control means 30 is stopped, and the elevation control means 29 and the rolling control function are activated. Thereby, the control valve 16 is operated so that the detected value of the tilling depth sensor 10 becomes the set tilling depth of the tilling depth setting device 11 by the lifting control means, and the rotary tilling device 4 is automatically raised and lowered by the hydraulic cylinder 5. Driven. As will be described later, with the rolling control function, control is performed so that the left (rightward inclination angle of the rotary tiller 4 with respect to the horizontal plane is maintained at a set angle inclined in the left-right direction (or parallel to the horizontal plane) with respect to the horizontal plane. The valve 17 is operated, and the rotary tiller 4 is driven to roll by the hydraulic cylinder 8.
[0031]
As shown in FIGS. 1 and 2, in this agricultural tractor, the inclination angle of the rotary tiller 4 in the horizontal direction with respect to the horizontal plane is maintained at a set angle that is inclined in the horizontal direction (or parallel to the horizontal plane) with respect to the horizontal plane. As described above, a rolling control unit 24 for rolling the rotary tiller 4 is provided. There is provided a dial type inclination setting device 20 for setting a setting angle in the left-right direction of the rotary tiller 4, which sets the setting angle arbitrarily and continuously from the horizontal position to the right down side and the left down side. It is configured so that it can be changed.
[0032]
That is, a weight type inclination sensor 15 that detects the right and left inclination angle of the traveling machine body 21, a vibration gyro type angular velocity sensor 23 that detects an angular speed of the traveling machine body 21 in the right and left inclination direction, and an operating position of the hydraulic cylinder 8 are detected. Since the horizontal tilt angle of the rotary tiller 4 with respect to the airframe 21 can be detected by the operating position of the rolling cylinder 8, based on the detection values of both the tilt sensor 15 and the angular velocity sensor 23, Rolling control means 24 for operating the hydraulic cylinder 8 is provided in the control device 22 so that the horizontal posture of the rotary tiller 4 is maintained at a set angle by the tilt setting device 20.
[0033]
A sensor zero correction device Z is provided that updates and corrects the zero point of the angular velocity sensor 23 that drifts depending on various conditions such as temperature, over time. That is, a storage unit 25 that stores a plurality of sampling output values detected by the angular velocity sensor 23, a zero point control unit 26 that uses an average value calculated based on the stored sampling output values as a zero point, Posture determination means H for determining whether the posture stability of the airframe 21 is high or low. The higher the posture stability of the traveling aircraft body 21 is, the smaller the number of sampling output values is set, and the lower the posture stability of the traveling aircraft body 21 is. A sensor zero point correcting device Z is configured by providing zero point correcting means 28 for setting a large number of sampling output values.
[0034]
As shown in FIG. 2, a vehicle speed sensor 27 for detecting the traveling speed of the traveling machine body 21 by detecting the rotational speed of the transmission shaft 32 to the rear wheel 19 (see FIG. 1) and the front wheel 31 is provided. The posture determination means H is constituted by the sensor 27 and the determination circuit 29 for processing the detected information. That is, the higher the traveling speed, the lower the posture stability of the traveling machine body 21, and the slower the traveling speed, the higher the posture stability of the traveling machine body 21.
[0035]
  The first error compensation (zero point compensation) G1 by the arithmetic processing of the zero point control means 26 and the points is as follows. That is, as shown in FIG. 3, constant interval averaging processing and adaptive LPF are performed to completely remove noise generated within the average interval. The regular interval averaging process was sampled at 1000 Hz.A predetermined number of data for a predetermined timeIs added to obtain a data string a. AndUnit timeEach time, the average of the data string a is calculated to be the data string b.
[0036]
  The adaptive LPF (low-pass filter) updates the reference voltage by the following LPF process at every averaging process.
  New reference voltage = (average value for 1 second × α + old reference voltage × β) ÷ (α + β)
Output zero by smoothing sufficientlyTo do.
However, α and β are variable depending on conditions. For example, when the reference voltage is likely to fluctuate, such as immediately after the main key is turned on or when the temperature rises, α is increased so that followability to the fluctuation is emphasized. In the condition where is stable, α is made small and importance is given to the accuracy of calculation. Also, the process is interrupted during turning or when there is a large change in inclination so that an incorrect reference voltage is not calculated.
[0037]
Since all errors cannot be removed by the first error compensation G1, there is also an error in the linearity of the sensor, and accumulation of errors due to integration processing cannot be eliminated. Therefore, in order to remove the accumulated error, the second error compensation G2 is performed to feed back the deviation between the target inclination angle θ set by the inclination setting device 20 and the detected inclination angle θr by the inclination sensor 15. Here, if the feedback coefficient (that is, the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor 15 and hereinafter referred to as the FB coefficient) K2 can be set sufficiently small, θ = θr when the aircraft is stopped and the tilt sensor. An absolute accuracy equivalent to 15 is ensured, and a tilt angle with good responsiveness that is not affected by rolling can be output when the tilt changes. On the other hand, if the FB coefficient K2 is large, the compensation of θr is too effective and does not change from the output value of the tilt sensor 15.
[0038]
Here, since the FB coefficient K2 needs to be set according to the accumulated error, the more accurate the gyro sensor is used, the smaller the first error compensation G1 is devised. In the above-described processing, an error can be removed at about 0.5%, which is a sufficiently small value to satisfy the required performance. However, when the temperature changes drastically or when a cheaper gyro sensor is used, it is necessary to further increase the size, and it is necessary to evaluate how much the performance deterioration is caused by it.
[0039]
  there,2 and 3As shown in FIG. 4, coefficient correction means A is provided that makes the FB coefficient K2 variable according to the situation. That is, the coefficient correction means A increases the correction ratio based on the detection value of the inclination sensor 15 as the attitude stability of the traveling machine body 21 is higher, and based on the detection value of the inclination sensor 15 as the attitude stability of the traveling machine body 21 is lower. It functions to reduce the correction ratio. The posture determination means H for determining whether the posture stability is high or low is the vehicle speed sensor 27 described above, and the coefficient correction means A increases the correction ratio as the traveling speed is low, and increases the correction ratio as the traveling speed is high. It is configured to be small.
[0040]
As another example of making the FB coefficient K2 variable, when the vehicle is stopped or when there is little change in inclination, the FB coefficient K2 is increased to quickly remove the error of the target inclination angle θ. In some cases, the FB coefficient K2 is reduced to suppress the influence of rolling and increase the responsiveness. Furthermore, under conditions where the error of the gyro sensor becomes large, such as immediately after start-up or when the temperature changes greatly, the FB coefficient K2 is increased to emphasize error removal, and when the temperature is stable, the FB coefficient K2 is decreased to emphasize responsiveness. .
[0041]
As reference,10-11, each sensor when the inclination of the tractor changes
15 and 23 show the detection operation test results.
[0042]
According to FIG. 10, the output from the calculation of the angular velocity sensor 23 changes almost without a time delay with respect to the change in the inclination of the traveling vehicle body, whereas the tilt sensor 15 has a time delay of about 0.5 seconds. It can be understood that when the inclination starts to change in the positive direction and when the inclination starts to change in the negative direction, the movement is temporarily detected as a reverse movement due to inertia. 10 to 11, v is the left-right inclination of the traveling machine body 21, y is the output from the calculation of the angular velocity sensor, and z is the output of the inclination sensor 15.
[0043]
11 is more than the case of FIG.This is an example in which the inclination change is fast, and shows the change characteristics of the output by the calculation of the inclination sensor 15 and the angular velocity sensor 23 when changing twice in 0.5 seconds.According to this, the inclination sensor 15 outputs in the reverse direction about once when starting to descend and rise, and also overshoots when stopping raising and lowering. In contrast, the angular velocity sensor 23It can be seen that the output from the calculation follows the inclination change of the traveling aircraft. Thus, it is clear that the control based on the output of the angular velocity sensor is superior in both responsiveness and accuracy than the output based on the tilt sensor.
[0044]
[Another embodiment]
The coefficient correction means A and the posture determination means H may be configured as described in << 1 >> to << 7 >> below.
[0045]
<< 1 >> As shown in FIG. 4, the posture determination means H is the angular velocity sensor 23, and the coefficient correction means A increases the FB coefficient K2 as the output value of the angular velocity sensor 23 decreases, and the output value of the angular velocity sensor 23 increases. The larger the value, the smaller the FB coefficient K2.
[0046]
<< 2 >> As shown in FIG. 5, the posture determination means H is the inclination sensor 15, and the coefficient correction means A increases the FB coefficient K 2 as the output value of the inclination sensor 15 decreases, and the output value of the inclination sensor 15 increases. The larger the value, the smaller the FB coefficient K2.
[0047]
<< 3 >> As shown in FIG. 6, the posture determination means H is a lateral acceleration sensor 41 that detects the lateral acceleration of the traveling machine body 21, and the coefficient correction means A is used as the lateral acceleration of the traveling machine body 21 decreases. The FB coefficient K2 is increased, and the FB coefficient K2 is decreased as the lateral acceleration increases.
[0048]
<< 4 >> As shown in FIG. 7, the posture determination means H is a turning angular velocity sensor 42 that detects an angular velocity in turning traveling of the traveling machine body 21, and the coefficient correction means A is based on turning traveling of the traveling machine body 21. The smaller the turning angular velocity, the larger the FB coefficient K2, and the larger the turning angular velocity, the smaller the FB coefficient K2.
[0049]
<< 5 >> As shown in FIG. 8, the posture determination means H is a turning angle sensor 33 that detects the turning angle of the front steering wheel 31, and the coefficient correction means A is set to FB as the turning angle of the front steering wheel 31 decreases. The coefficient K2 is increased, and the FB coefficient K2 is decreased as the turning angle of the front steering wheel 31 is increased.
[0050]
<< 6 >> As shown in FIG. 9, the posture determination means H is an angle sensor (an example of the operation frequency detection means S) 13 that detects the operation amount of the lifting hydraulic cylinder 5 for moving the ground work device 4 up and down. The coefficient correction means A is configured to increase the FB coefficient K2 as the operating amount of the hydraulic cylinder 5 decreases, and to decrease the FB coefficient K2 as the operating amount of the hydraulic cylinder 5 increases.
[0051]
<< Others >> As another example of the posture discriminating means H for discriminating whether the posture stability of the ground work device 4 or the traveling machine body 21 is high or low, a pitching sensor for detecting the front / rear inclination of the ground work device 4 or the machine body 21, Various changes can be made, such as an angular velocity sensor related to pitching, an acceleration sensor related to vertical movement of the ground work device 4 or the machine body 21, an operation amount of an accelerator lever or a pedal, and a device for checking the level of a shift stage (position).
In the present embodiment, the inclination sensor 15 and the angular velocity sensor 23 may be arranged on the ground work device 4 side. The ground work device 4 can be variously modified such as a seedling planting device, a direct sowing device, a cocoon creation device, and a ground leveling device in addition to a tilling device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a rear portion of an agricultural tractor.
FIG. 2 is a functional system diagram showing a schematic structure of rolling control.
FIG. 3 is a block diagram showing the concept of correction control means.
FIG. 4 is a functional system diagram of rolling control that is corrected based on an angular velocity sensor.
FIG. 5 is a functional system diagram of rolling control that is corrected based on an inclination sensor.
FIG. 6 is a functional system diagram of rolling control that is corrected based on a lateral acceleration sensor.
FIG. 7 is a functional system diagram of rolling control for correction based on a turning angular velocity sensor.
FIG. 8 is a functional system diagram of rolling control that is corrected based on a cutting angle sensor.
FIG. 9 is a functional system diagram of rolling control that is corrected based on the amount of lifting movement of the tillage device.
FIG. 10 is a graph showing output characteristic graphs of a tilt sensor and an angular velocity sensor by a test.
FIG. 11 is a graph showing output characteristic graphs of an inclination sensor and an angular velocity sensor by a test.
[Explanation of symbols]
4 Ground working equipment
5 Actuator
8 Actuator
15 Tilt sensor
21 Traveling aircraft
23 Angular velocity sensor
24 Rolling control means
27 Vehicle speed sensor
31 Steering wheel
33 Cutting angle sensor
41 Lateral acceleration sensor
42 Turning angular velocity sensor
A Correction means
H discrimination means
S operation frequency detection means

Claims (8)

対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、前記対地作業装置を前記走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、前記傾斜センサと前記角速度センサとの双方の検出値に基づいて、前記対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるように前記アクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のローリング制御装置であって、
前記ローリング制御手段を、前記角速度センサの検出値を積分して得られる積分値を基準として、前記傾斜センサの検出値に基づく補正を行うことによって求められる検出傾斜角が、予め設定された目標設定角となるように前記アクチュエータを作動させるものに構成するとともに、
前記走行機体の姿勢安定度の高い低いを判別する判別手段を設け、前記走行機体の姿勢安定度が高いほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、前記走行機体の姿勢安定度が低いほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするように、前記各センサの検出値の重み付け割合を姿勢安定度に応じて変更する補正手段を備えてある作業機のローリング制御装置。
An actuator for connecting the ground work device to a traveling machine body so as to be able to roll freely, the actuator for rolling the ground work device with respect to the traveling machine body, an inclination sensor for detecting a right and left inclination angle of the traveling machine body or the ground work device, An angular velocity sensor that detects an angular velocity in a lateral tilt direction of the traveling machine body or the ground work device, and a lateral orientation of the ground work device is set based on detection values of both the tilt sensor and the angular velocity sensor. A rolling control device for a working machine provided with a rolling control means for operating the actuator so as to be maintained at an angle,
The detected tilt angle obtained by performing correction based on the detected value of the tilt sensor on the basis of the integrated value obtained by integrating the detected value of the angular velocity sensor with the rolling control means as a preset target setting While configuring the actuator to act as a corner,
A determination means for determining whether the attitude stability of the traveling aircraft body is high or low is provided, and the higher the attitude stability of the traveling aircraft body is, the larger the correction ratio based on the detected value of the tilt sensor is, and the attitude stability of the traveling aircraft body is A rolling control device for a working machine, comprising: a correction unit that changes a weighting ratio of detection values of each sensor in accordance with posture stability so that a correction ratio based on a detection value of the tilt sensor is reduced as the value is lower.
前記判別手段が前記角速度センサであり、前記補正手段は、前記角速度センサの出力値が小さいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、前記角速度センサの出力値が大きいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されている請求項1に記載の作業機のローリング制御装置。The discrimination means is the angular velocity sensor, and the correction means increases the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor as the output value of the angular velocity sensor is small, and the tilt sensor as the output value of the angular velocity sensor is large. The rolling control device for a work machine according to claim 1, which is configured to reduce a correction ratio based on the detected value. 前記判別手段が前記傾斜センサであり、前記補正手段は、前記傾斜センサの出力値が小さいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、前記傾斜センサの出力値が大きいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されている請求項1に記載の作業機のローリング制御装置。The discrimination means is the inclination sensor, and the correction means increases the correction ratio based on the detection value of the inclination sensor as the output value of the inclination sensor is small, and the inclination sensor as the output value of the inclination sensor is large. The rolling control device for a work machine according to claim 1, which is configured to reduce a correction ratio based on the detected value. 前記判別手段が、前記走行機体の走行速度を検出する車速センサであり、前記補正手段は、走行速度が遅いほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、走行速度が速いほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されている請求項1に記載の作業機のローリング制御装置。The determination means is a vehicle speed sensor that detects the traveling speed of the traveling vehicle body, and the correction means increases the correction ratio based on the detected value of the inclination sensor as the traveling speed is slower, and the inclination as the traveling speed is faster. The rolling control device for a working machine according to claim 1, wherein the rolling control device is configured to reduce a correction ratio based on a detection value of the sensor. 前記判別手段が、前記走行機体の横方向の加速度を検出する横加速度センサであり、前記補正手段は、前記走行機体の横方向加速度が小さいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、前記横方向加速度が大きいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されている請求項1に記載の作業機のローリング制御装置。The discrimination means is a lateral acceleration sensor that detects lateral acceleration of the traveling machine body, and the correction means increases the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor as the lateral acceleration of the traveling machine body decreases. The rolling control device for a working machine according to claim 1, wherein the higher the lateral acceleration, the smaller the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor. 前記判別手段が、前記走行機体の回向走行における角速度を検出する回向角速度センサであり、前記補正手段は、前記走行機体の回向走行による回向角速度が小さいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、前記回向角速度が大きいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されている請求項1に記載の作業機のローリング制御装置。The discriminating means is a turning angular velocity sensor that detects an angular velocity in turning traveling of the traveling vehicle body, and the correction means uses the detected value of the inclination sensor as the turning angular velocity due to the turning traveling of the traveling vehicle body decreases. The rolling control device for a work machine according to claim 1, wherein the correction rate based on the detected value is increased, and the correction rate based on the detection value of the tilt sensor is decreased as the turning angular velocity increases. 前記判別手段が、操向輪の切れ角を検出する切れ角センサであり、前記補正手段は、前記操向輪の切れ角が小さいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、前記操向輪の切れ角が大きいほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されている請求項1に記載の作業機のローリング制御装置。The discrimination means is a turning angle sensor that detects a turning angle of a steering wheel, and the correction means increases a correction ratio based on a detection value of the tilt sensor as the turning angle of the steering wheel is smaller, The rolling control device for a work machine according to claim 1, wherein the larger the turning angle of the steering wheel, the smaller the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor. 前記判別手段が、前記走行機体又は前記対地作業装置を操るためのアクチュエータの作動或いは操作入力数の多少を検出する操作頻度検出手段であり、前記補正手段は、前記アクチュエータの作動或いは操作入力数が少ないほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を大きくし、前記アクチュエータの作動或いは操作入力数が多いほど前記傾斜センサの検出値に基づく補正割合を小さくするものに構成されている請求項1に記載の作業機のローリング制御装置。The determination means is an operation frequency detection means for detecting the number of operations or operation inputs of an actuator for operating the traveling machine body or the ground work device, and the correction means has an operation or operation input number of the actuator. The correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is increased as the amount is smaller, and the correction ratio based on the detection value of the tilt sensor is decreased as the number of operation or operation inputs of the actuator is increased. The rolling control device for the working machine described.
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