JP3767245B2

JP3767245B2 - 耕深制御装置

Info

Publication number: JP3767245B2
Application number: JP13197599A
Authority: JP
Inventors: 弘喜小野
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: JP2000316314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耕深制御装置に関するものであり、特に、農業用トラクタや乗用管理機等の耕深制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
農業用トラクタや乗用管理機等の農用作業車両では、機体の後部にロータリ等の作業機を連結し、該作業機に装着されたリヤカバーの上下回動角を検出するリヤカバーセンサを設けて作業機の耕深量を検出するとともに、耕深設定手段にて設定された耕深目標値に応じてリヤカバーの回動角を維持すべく、リフトアームを上下回動して作業機を昇降させる耕深制御装置を備えたものが知られている。しかし、作業中に機体が前後にピッチングしたときは、リヤカバーの回動角が急変するため、作業機が必要以上に昇降することがある。
【０００３】
また、前記耕深制御装置では耕深目標値の上下に不感帯を設け、この不感帯内ではリヤカバーの回動角が多少変化したとしても、作業機の昇降を牽制するようにしている。このため、機体がピッチングしたときは、作業機の昇降が遅れて地面に対する追従性が悪化する。
【０００４】
そこで、作業機のリヤカバーの上下回動角を検出して作業機の耕深制御を行う際に、機体のピッチングによる作業機の行き過ぎや応答遅れを防止して、地面に対する追従性を向上させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、機体の後部に作業機を連結し、該作業機に装着されたリヤカバーの上下回動角を検出するリヤカバーセンサを設け、耕深量設定手段にて設定された耕深目標値に応じてリヤカバーの回動角を維持すべく、リフトアームを上下回動して作業機を昇降させる耕深制御装置に於いて、機体がピッチングするときの角速度を検出する手段を設け、前記耕深目標値を中心にその上方、下方に夫々、不感帯上限、不感帯下限を設け、前記リヤカバーセンサの検出値が前記耕深目標値から外れた場合でも該不感帯内にあるときは作業機の昇降出力を牽制し、更に、前記不感帯上限の下方に角速度センサでの上げ要求上限を設定すると共に、前記不感帯下限の上方に角速度センサでの下げ要求下限を設定して成り、
前記耕深目標値とリヤカバーセンサの検出値の差が不感帯内にある場合でも、機体が前下がり若しくは後上がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた下げ速度がセットされているとき、リヤカバーセンサの検出値が前記角速度センサでの下げ要求下限より上方にあって、且つ、前下がり若しくは後上がり方向のピッチング角速度が減少していないときは、前記偏差に応じた作業機の下げ速度または角速度に応じた下げ速度のいずれか速い動作速度にて作業機に対する下げ出力を実行するようにし、
他方、前記耕深目標値とリヤカバーセンサの検出値の差が不感帯内にある場合に、機体が前上がり若しくは後下がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた上げ速度がセットされているとき、リヤカバーセンサの検出値が前記角速度センサでの上げ要求上限より下方にあって、且つ、前上がり若しくは後下がり方向のピッチング角速度が減少していないときは、前記偏差に応じた作業機の上げ速度または角速度に応じた上げ速度のいずれか速い動作速度にて作業機に対する上げ出力を実行するように構成した耕深制御装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１及び図２は作業車両の一例として小型のトラクタ１０を示し、機体の後部にリンク機構１１を介してロータリ作業機１２が連結されている。運転席１３の近傍には作業機の昇降位置設定手段であるポジションレバー１５、作業機の耕深量設定手段である耕深調整ダイヤル１６、車体に対する作業機の左右方向の傾き調整手段である傾き調整ダイヤル１７等が設けられている。また、ミッションケース１８の上面部には後車軸１９の近傍上方位置の略中央部に、機体のローリング角を検出する手段である傾斜センサ４１と、機体がピッチングするときの角速度を検出する手段であるピッチング角速度センサ４２と、機体がローリングするときの角速度を検出する手段であるローリング角速度センサ４３がケース４４内に一体的に収納されている。
【０００７】
前記リンク機構１１はトップリンク２０と左右のロワリンク２１，２１とからなり、左右のリフトアーム２２，２２の先端とロワリンク２１，２１をリフトロッド２３，２３にて連結し、リフトシリンダ２４の駆動にてリフトアーム２２を回動することにより、リフトロッド２３，２３を介してロワリンク２１，２１が上下動する。斯くして、ロワリンク２１，２１の先端部を回動中心に前記ロータリ作業機１２が昇降する。
【０００８】
リフトアーム２２の回動基部には、作業機の昇降位置を検出する手段としてリフトアーム角センサ２５が設けられ、このリフトアーム角センサ２５にてリフトアーム２２の回動角を検出し、コントローラ５０にてロータリ作業機１２の昇降高さを演算する。また、ロータリ作業機１２のメインカバー２６の後端部にリヤカバー２７を上下回動自在に取り付け、リヤカバーセンサ２８により前記リヤカバー２７の回動角を検出して、コントローラ５０にてロータリ作業機１２の耕深量を演算する。
【０００９】
一方、ロータリ作業機１２の左右方向の傾きを変更するためのアクチュエータとして、左右どちらかのリフトロッド２３の途中にローリングシリンダ３０を設け、該ローリングシリンダ３０を伸縮させてロワリンク２１のリフト量を左右で変えることにより、機体に対するロータリ作業機１２の左右方向への傾きを変更できるように形成してある。
【００１０】
そして、前記ローリングシリンダ３０に隣接してストロークセンサ３１を設け、該ストロークセンサ３１によリローリングシリンダ３０の伸縮長さを検出し、機体に対するロータリ作業機１２のローリング角をコントローラ５０にて演算するとともに、前記傾き調整ダイヤル１７の設定値に応じてローリングシリンダ３０を駆動し、ロータリ作業機１２の水平制御を行えるようにしてある。
【００１１】
ここで運転席１３の前方には機体の操舵操作部であるステアリングハンドル３２が設けられ、該ステアリングハンドル３２の近傍位置に前後進切換えレバー３３を設けてあり、該前後進切換えレバー３３を操作することにより、後輪３４へ伝達する駆動力を逆転させて、機体の進行方向を選択できるようにしてある。また、運転席１３の前下方部に変速レバー３５を設置するとともに、左右独立して踏み込み可能な左右ブレーキペダル３６，３６が設けられている。前記、ステアリングハンドル３２の回転操作は操舵装置３７へ伝達され、操舵量に応じて前輪３８が回向する。前輪３８の操舵量は前輪切れ角センサ３９によって検出される。
【００１２】
図３は制御系のブロック図であり、耕深調整ダイヤル１６によってロータリ作業機１２の耕深目標値を設定し、リフトアーム角センサ２５の検出信号にてロータリ作業機１２の昇降位置を演算するとともに、リヤカバーセンサ２８にてリヤカバー２７の回動角を検出してロータリ作業機の耕深量を演算する。そして、リヤカバー２７の回動角を前記耕深調整ダイヤル１６にて設定された耕深目標値に応じた所定角に維持すべく、リフトシリンダ２４を駆動する電磁制御弁の上昇ソレノイドまたは下降ソレノイドへコントローラ５０から制御信号を出力する。従って、リフトアーム２２が上下回動してロータリ作業機１２が昇降し、リヤカバー２７が回動してリヤカバーセンサ２８の検出値が耕深目標値と一致するように制御される。
【００１３】
一方、傾き調整ダイヤル１７によってオペレータがロータリ作業機１２の左右方向の傾きを任意に設定できる。地面に対する機体のローリング角は傾斜センサ４１にて検出し、機体に対するロータリ作業機１２の左右方向の傾きはストロークセンサ３１にて検出する。尚、ピッチング角速度センサ４２及びローリング角速度センサ４３は夫々振動ジャイロ方式のものを使用しており、構造が簡単で精密且つ安価である。しかし、振動ジャイロ方式以外の他の方式のセンサであってもよい。
【００１４】
之等傾斜センサ４１とピッチング角速度センサ４２とローリング角速度センサ４３は、後車軸１９の近傍上方位置の略中央部に設けられており、前輪３８側に設置する場合と比較して機体の重心に近くなり、上下方向の振動が少なく外乱を受けにくくなって測定精度が向上する。また、前記３つのセンサがすべてケース４４内に一体的に収納されているので、設置スペースがコンパクトになり、電源回路を共用できる等、設置作業も簡単となる。
【００１５】
更に、水平切換スイッチ４５により、水平モードと車体平行モードと角度設定モードとを選択可能にしてあり、機体と作業機の相対的な傾き及び地面に対する傾きを検出しながら、該水平切換スイッチ４５でセットしたモードに応じて水平制御の目標値を定め、前記ローリングシリンダ３０を駆動してロータリ作業機１２の傾きを調整する。
【００１６】
例えば、水平切換スイッチ４５が水平モードにセットされているときは、傾斜センサ４１の検出値とストロークセンサ３１の検出値からロータリ作業機１２の地面に対する傾きを算出し、この傾きをゼロにするように水平制御の目標値を定める。そして、ストロークセンサ３１の計測値がこの目標値に一致するように、ローリングシリンダ３０を駆動する電磁制御弁の右上げソレノイドまたは右下げソレノイドへコントローラ５０から制御信号を出力する。従って、機体の姿勢に拘らずロータリ作業機１２の左右方向の傾きが水平となるように制御される。
【００１７】
一方、水平切換スイッチ４５が車体平行モードにセットされているときは、左右のロワリンク２１のリフト量を等しくするように水平制御の目標値を定める。そして、ストロークセンサ３１の計測値がこの目標値に一致するようにローリングシリンダ３０を駆動すべく、コントローラ５０から前記右上げソレノイドまたは右下げソレノイドへ制御信号を出力する。従って、ロータリ作業機１２の左右方向の傾きが機体の傾きと平行になるように制御される。
【００１８】
また、水平切換スイッチ４５が角度設定モードにセットされているときは、オペレータが任意に設定した傾き調整ダイヤル１７の設定値に応じて水平制御の目標値を定め、ストロークセンサ３１の計測値がこの目標値に一致するようにローリングシリンダ３０を駆動すべく、コントローラ５０から前記右上げソレノイドまたは右下げソレノイドへ制御信号を出力する。従って、ロータリ作業機１２が設定した任意の傾きとなるように制御される。
【００１９】
図４及び図５のフローチャートに示すように、耕深制御が開始されると、先ず各種センサやスイッチ及びダイヤル等の状態をコントローラ５０へ読み込み（Step100）、続いて、角速度センサ基準値設定ルーチン（Step110）を実行する。
【００２０】
振動ジャイロ方式の角速度センサは、温度変化により基準電圧がドリフトし易いので、環境条件により角速度なしとみなす電圧即ち基準値が変動することがある。角速度センサに対して温度保証を行う方法もあるが、別途温度センサを組み合わせる必要があるためコスト高となる。そこで、角速度センサの検出値を規定時間おきにサンプリングし、この検出値の変化量が規定値以内のデータを移動平均して基準値とする。
【００２１】
図６に示すように、規定時間が経過したときに（Step111）、角速度センサの検出値が規定値以内にあるときは（Step112）、今回の計測した検出値を今回データとする（Step113）。これに対して、規定時間が経過したときに角速度センサの検出値が規定値から外れたときは、今回計測した検出値は使用せず前回に追加したデータを今回データとする（Step114）。そして、角速度センサの一番古いデータをクリアして、今回データを加えた機体の傾きの移動平均値を再計算し（Step115）、この計算結果を角速度変化なしの基準値として記憶する（Step116）。
【００２２】
図４及び図５に示すように、角速度センサ基準値設定ルーチン（Step110）が終了した後は角速度センサの検出信号を監視する（Step120）。耕深制御の場合は機体がピッチングするときの角速度のみを監視し、ピッチング角速度センサ４２によって機体が前下がり若しくは後上がり方向の角速度を検出したときは、ロータリ作業機１２が持ち上がった状態になるため、作業機を下降させなければならない。従って、この角速度に応じて作業機の下げ速度dnoutnをセットする（Step121）。一方、ピッチング角速度センサ４２によって機体が前上がり若しくは後下がり方向の角速度を検出したときは、ロータリ作業機１２が垂れ下がった状態になるため、作業機を上昇させなければならない。従って、この角速度に応じて作業機の上げ速度upoutnをセットする（Step122）。
【００２３】
尚、上記ピッチングの角速度が大きいほど作業機の下げ速度dnoutn及び上げ速度upoutnを早く設定し、機体に発生しているピッチングに略同期する昇降動作を実行することにより、作業機の昇降に応答遅れや行き過ぎが生じないように制御する。
【００２４】
Step121或いはStep122にて速度セットが終了した後、或いは、機体にピッチング角速度が発生していないときは、耕深調整ダイヤルにて設定した耕深目標値とリヤカバーセンサ２８の検出値とを比較する（Step130）。両者の差が耕深制御の不感帯内にある場合は、前記角速度に応じた下げ速度dnoutnがセットされているかどうかを判別するとともに（Step140）、前記角速度に応じた上げ速度upoutnがセットされているかどうかを判別し（Step150）、双方の速度がセットされていないときは作業機に対する昇降出力をオフする（Step160）。
【００２５】
Step130にて、耕深目標値に対してリヤカバーセンサ２８の検出値が下げ要求側に外れているときはStep170へ進み、偏差に応じて作業機の下げ速度rdnnをセットしてStep220へ進む。一方、Step130にて、耕深目標値に対してリヤカバーセンサ２８の検出値が上げ要求側に外れているときはStep180に進み、偏差に応じて作業機の上げ速度rupnをセットしてStep250へ進む。
【００２６】
ここで、図７に示すように、耕深目標値（Ａ）を中心にその上方に不感帯上限（＋Ｂ）を設けるとともに下方に不感帯下限（−Ｂ）を設けてあり、前記リヤカバーセンサ２８の検出値が耕深目標値（Ａ）から外れた場合であっても該不感帯内にあるときは作業機の昇降出力を牽制している。本発明では、更に、不感帯上限（＋Ｂ）の下方に角速度センサでの上げ要求上限（＋Ｃ）を設定するとともに、不感帯下限（―Ｂ）の上方に角速度センサでの下げ要求下限（−Ｃ）を設定する。
【００２７】
そして、Step130にて耕深目標値とリヤカバーセンサ２８の検出値の差が不感帯内にある場合であっても、例えば、機体が前下がり若しくは後上がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた下げ速度dnoutnがセットされているときはStep140からStep200へ進み、リヤカバーセンサ２８の検出値が前記角速度センサでの下げ要求下限（−Ｃ）より上方にあって（Step200）、且つ、前下がり若しくは後上がり方向のピッチング角速度が減少していないときはStep210からStep220へ進み、前記偏差に応じた作業機の下げ速度rdnnまたは角速度に応じた下げ速度dnoutnの何れか速い動作速度にて、作業機に対する下げ出力を実行する（Step220）。
【００２８】
また、Ｓｔｅｐ１３０にて耕深目標値とリヤカバーセンサ２８の検出値の差が不感帯内にある場合であって、機体が前上がり若しくは後下がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた上げ速度ｕｐｏｕｔｎがセットされているときはＳｔｅｐ１５０からＳｔｅｐ２３０へ進み、リヤカバーセンサ２８の検出値が前記角速度センサでの上げ要求上限（＋Ｃ）より下方にあって（Ｓｔｅｐ２３０）、且つ、前上がり若しくは後下がり方向のピッチング角速度が減少していないときはＳｔｅｐ２５０へ進み、前記偏差に応じた作業機の上げ速度ｒｕｐｎまたは角速度に応じた上げ速度ｕｐｏｕｔｎの何れか速い動作速度にて、作業機に対する上げ出力を実行する（Ｓｔｅｐ２５０）。
【００２９】
即ち、リヤカバーセンサ２８の検出値が前記不感帯内にある場合でも、前記ピッチングの角速度を検出しているときには、リヤカバーセンサ２８の検出値よりもピッチング角速度センサ４２の検出値を優先し、所定の限度で作業機の昇降を許可することにより、機体がピッチングしたときの応答速度を向上させて、ロータリ作業機１２の地面に対する追従性を良好にしている。しかし、Step210にて前下がり若しくは後上がり方向のピッチング角速度が減少方向に変化しているとき、或いは、Step240にて前上がり若しくは後下がり方向のピッチング角速度が減少方向に変化しているときは、夫々Step160に進んで作業機に対する昇降出力をオフする。斯くして、リフトシリンダ２４をはじめとする油圧系に応答遅れがあっても、昇降出力を早めに停止することによって作業機の昇降に行き過ぎが生じない。
【００３０】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、上記一実施例の形態に詳述したように、機体がピッチングするときの角速度を検出する手段を設け、前記耕深目標値を中心にその上、下方に不感帯上限、不感帯下限を設けて、前記リヤカバーセンサの検出値が前記耕深目標値から外れた場合でも該不感帯内にあるときは作業機の昇降出力を牽制し、更に、前記不感帯上限の下方に角速度センサでの上げ要求上限を設定すると共に、前記不感帯下限の上方に角速度センサでの下げ要求下限を設定して成り、
前記耕深目標値とリヤカバーセンサの検出値の差が不感帯内にある場合でも、機体が前下がり若しくは後上がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた下げ速度がセットされているとき、リヤカバーセンサの検出値が前記角速度センサでの下げ要求下限より上方にあって、且つ、前下がり若しくは後上がり方向のピッチング角速度が減少していないときは、前記偏差に応じた作業機の下げ速度または角速度に応じた下げ速度のいずれか速い動作速度にて作業機に対する下げ出力を実行するようにし、他方、前記耕深目標値とリヤカバーセンサの検出値の差が不感帯内にある場合に、機体が前上がり若しくは後下がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた上げ速度がセットされているとき、リヤカバーセンサの検出値が前記角速度センサでの上げ要求上限より下方にあって、且つ、前上がり若しくは後下がり方向のピッチング角速度が減少していないときは、前記偏差に応じた作業機の上げ速度または角速度に応じた上げ速度のいずれか速い動作速度にて作業機に対する上げ出力を実行するように構成したので、リヤカバーセンサの検出値が前記不感帯内にある場合でも、前記ピッチングの角速度を検出しているときには、リヤカバーセンサの検出値よりもピッチング角速度センサの検出値を優先し、所定の限度で作業機の昇降を許可することにより、機体がピッチングしたときの応答速度を向上させて、作業機の地面に対する追従性を良好にしている。他方、前下がり若しくは後上がり方向のピッチング角速度が減少方向に変化しているとき、或いは、前上がり若しくは後下がり方向のピッチング角速度が減少方向に変化しているときは、作業機に対する昇降出力をオフする。斯くして、リフトシリンダを始とする油圧系に応答遅れがあっても、昇降出力を早めに停止することによって作業機の昇降の行き過ぎを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図１】トラクタの機体とロータリ作業機の側面図。
【図２】リヤカバーセンサ等の図示を省略した図１の背面図。
【図３】制御系のブロック図。
【図４】耕深制御装置の制御手順を示すフローチャート、その１。
【図５】耕深制御装置の制御手順を示すフローチャート、その２。
【図６】角速度センサ基準値設定ルーチンを示すフローチャート。
【図７】リヤカバーセンサによる耕深制御の不感帯と角速度センサによる制御の限度を示す解説図。
【符号の説明】
１０トラクタ
１２ロータリ作業機
１６耕深調整ダイヤル
２２リフトアーム
２７リヤカバー
２８リヤカバーセンサ
４２ピッチング角速度センサ
５０コントローラ

Claims

機体の後部に作業機を連結し、該作業機に装着されたリヤカバーの上下回動角を検出するリヤカバーセンサを設け、耕深量設定手段にて設定された耕深目標値に応じてリヤカバーの回動角を維持すべく、リフトアームを上下回動して作業機を昇降させる耕深制御装置に於いて、機体がピッチングするときの角速度を検出する手段を設け、前記耕深目標値を中心にその上方、下方に夫々、不感帯上限、不感帯下限を設け、前記リヤカバーセンサの検出値が前記耕深目標値から外れた場合でも該不感帯内にあるときは作業機の昇降出力を牽制し、更に、前記不感帯上限の下方に角速度センサでの上げ要求上限を設定すると共に、前記不感帯下限の上方に角速度センサでの下げ要求下限を設定して成り、
前記耕深目標値とリヤカバーセンサの検出値の差が不感帯内にある場合でも、機体が前下がり若しくは後上がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた下げ速度がセットされているとき、リヤカバーセンサの検出値が前記角速度センサでの下げ要求下限より上方にあって、且つ、前下がり若しくは後上がり方向のピッチング角速度が減少していないときは、前記偏差に応じた作業機の下げ速度または角速度に応じた下げ速度のいずれか速い動作速度にて作業機に対する下げ出力を実行するようにし、
他方、前記耕深目標値とリヤカバーセンサの検出値の差が不感帯内にある場合に、機体が前上がり若しくは後下がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた上げ速度がセットされているとき、リヤカバーセンサの検出値が前記角速度センサでの上げ要求上限より下方にあって、且つ、前上がり若しくは後下がり方向のピッチング角速度が減少していないときは、前記偏差に応じた作業機の上げ速度または角速度に応じた上げ速度のいずれか速い動作速度にて作業機に対する上げ出力を実行するように構成したことを特徴とする耕深制御装置。