JP3782586B2

JP3782586B2 - 作業用走行車

Info

Publication number: JP3782586B2
Application number: JP22875298A
Authority: JP
Inventors: 武二田中; 辰彦野島
Original assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2018-08-13
Also published as: JP2000060217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ等の作業用走行車の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トラクタ等の作業用走行車は、作業機の姿勢を強制的に変化させる油圧シリンダを備えると共に、該油圧シリンダを、電磁切換バルブのインチング駆動に基づいて所定速度で作動させるが、前記油圧シリンダの作動速度は、所定のインチング駆動パルスを出力しても、負荷の変動、作動油の温度、作業機の装着状態、エンジン回転数等に影響を受けて適正速度で作動しない可能性があるため、油圧シリンダの作動速度（または動作量）をフィードバックしてインチング駆動パルスのデューティ比を補正することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、インチング駆動パルスのデューティ比を補正するにあたり、一回の補正量を固定した場合には、状況によって補正量の過不足が発生する不都合があった。即ち、補正量が大きすぎる場合には、適正速度を飛び越える増速補正と減速補正を交互に繰り返して脈動の如き振動を発生させる可能性がある一方、補正量が小さすぎる場合には、補正が遅れて適正速度を維持できない可能性があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、作業機の姿勢を強制的に変化させる油圧シリンダを備えると共に、該油圧シリンダを、電磁切換バルブのインチング駆動に基づいて所定速度で作動させる作業用走行車において、前記電磁切換バルブに対してインチング駆動パルスを出力する制御部に、油圧シリンダの作動速度が適正であるか否かを判断する作動速度適正判断手段と、作動速度が適正でない場合にインチング駆動パルスのデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、該デューティ比補正手段によるデューティ比の補正量を過去の補正状況に応じて増減させる補正量増減手段とを設けるにあたり、該補正量増減手段は、現在と過去の補正状況を参照し、補正量を、現在および過去の補正状況の何れもが減速もしくは加速状況である場合には増加させ、増減速の反転があった場合には減少させるように制御するものであることを特徴とする作業用走行車である。つまり、補正量を一定にした場合の如く、状況によって補正量の過不足が生じる不都合がないため、過剰な補正量に基づく振動の発生や、補正量不足による補正遅れを防止することができ、その結果、シリンダ作動を安定させることができる許りでなく、精度の高い速度制御を行うことができる。
請求項２の発明は、請求項１において、最小ＯＦＦ時間もしくは最小ＯＮ時間のデューティ比を適用しても作動速度が適正とならない場合に、インチング駆動パルスの周期を広げるパルス周期補正手段と、該パルス周期補正手段が周期を広げた場合に、その周期を最低周期として保持してパルス周期の縮小を行わないパルス周期保持手段とを設けたことを特徴とする作業用走行車である。つまり、インチング駆動パルスの周期補正を行うものでありながら、周期の拡大と縮小を繰り返して脈動の如き振動を発生させる不都合を解消することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の一つを図面に基づいて説明する。図面において、１はトラクタの走行機体であって、該走行機体１の後部には、単一のトップリンク２ａおよび左右一対のロワリンク２ｂで構成される昇降リンク機構２を介してロータリ等の作業機３が選択的に装着されている。そして、前記作業機３は、左右のリフトロッド４を介してロワリンク２ｂを吊持するリフトアーム５の上下回動に基づいて昇降すると共に、左右何れかのリフトロッド４に介設されるリフトロッドシリンダ６の伸縮作動に基づいて左右傾斜するが、これらの基本構成は何れも従来通りである。尚、前記リフトロッド４（リフトロッドシリンダ６）とロワリンク２ｂとの連結位置は、作業機３の重さや必要持ち上げ高さに応じて変更することができるようになっている。
【０００６】
７は前記リフトロッドシリンダ６の作動を切換える電磁切換バルブであって、該電磁切換バルブ７は、通常、インチング駆動パルスに基づいてＯＮ−ＯＦＦ駆動するため、インチング駆動パルスのデューティ比（ＯＮ時間／周期）に応じてリフトロッドシリンダ６の作動速度を制御することができるようになっている。
【０００７】
８はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む）を用いて構成される制御部であって、該制御部８の入力側には、リフトロッドシリンダ６のシリンダ長を検出するリフトロッドセンサ９、走行機体１の左右傾斜角を検出する傾斜センサ１０、後述する傾斜自動制御をＯＮ−ＯＦＦする傾斜自動スイッチ１１、傾斜自動制御の目標傾斜を設定する傾斜設定ボリューム１２、リフトロッドシリンダ６を手動操作する傾斜手動スイッチ１３等が所定の入力インタフェース回路を介して接続される一方、出力側には、前記電磁切換バルブ７の伸長用ソレノイド７ａ、縮小用ソレノイド７ｂ等が所定の出力インタフェース回路を介して接続されている。つまり、制御部８は、傾斜センサ１０の検出値および傾斜設定ボリューム１２の設定値に基づいてリフトロッドシリンダ６を自動的に伸縮制御する傾斜自動制御、傾斜手動スイッチ１３の操作に基づいてリフトロッドシリンダ６を伸縮制御する傾斜手動制御等を実行するためのメインルーチンを具備しており、以下、メインルーチンに含まれる制御手順をフローチャートに基づいて説明する。
【０００８】
前記メインルーチンでは、リフトロッド駆動タイマ等に初期データをセットする「リフトロッド駆動タイマセット」（フローチャート省略）を実行した後、各入力機器からの入力データを所定の変数にセットする「各入力データセット」（フローチャート省略）、自動／手動切換えやリフトロッド目標値のセットを行う「傾斜制御」（フローチャート省略）、リフトロッド目標値とリフトロッドセンサ値との偏差に基づいてリフトロッドシリンダ６の出力モードを切換える「リフトロッド出力制御」、前記リフトロッド出力モードに応じたデューティ比（ＯＮタイマ、ＯＦＦタイマ）のセット等を行う「リフトロッド駆動データセット」、リフトロッドセンサ値に基づいて前記デューティ比を補正する「リフトロッドフィードバック」等のサブルーチンを繰返し実行するが、前記ＯＮタイマおよびＯＦＦタイマに基づいて電磁切換バルブ７を駆動制御する「リフトロッド駆動制御」は、所定時間毎にメインルーチンに割込む割込みルーチンとして実行されるようになっている。
【０００９】
前記「リフトロッド出力制御」では、リフトロッド目標値とリフトロッドセンサ値との偏差を演算した後、該偏差に基づいてリフトロッドシリンダ６の作動方向を判断すると共に、偏差が不感帯から外れているか否かを判断し、ここで、偏差が不感帯に含まれる場合には、リフトロッド出力モードを停止モードとするが、偏差が不感帯から外れている場合には、さらに、偏差がインチング範囲から外れているか否かを判断するようになっている。そして、作動方向が縮小方向で、かつ偏差がインチング範囲から外れている場合には、リフトロッド出力モードを縮小連続ＯＮモードとする一方、作動方向が縮小方向で、かつ偏差がインチング範囲に含まれる場合には、リフトロッド出力モードを縮小インチングモードとし、また、作動方向が伸長方向で、かつ偏差がインチング範囲から外れている場合には、リフトロッド出力モードを伸長連続ＯＮモードとする一方、作動方向が伸長方向で、かつ偏差がインチング範囲に含まれる場合には、リフトロッド出力モードを伸長インチングモードとするようになっている。
【００１０】
前記「リフトロッド駆動データセット」では、リフトロッド出力モードを判断し、ここで、停止モードであると判断した場合には、全タイマ設定データのクリア処理と、伸長および縮小フィードバック許可フラグのリセット処理とを実行する。また、伸長インチングモードであると判断した場合には、リミットデータテーブル、補正データテーブルおよび出力データテーブルの設定処理と、伸長ＯＮタイマおよび伸長ＯＦＦタイマの設定処理（伸長基本デューティ設定処理）と、縮小ＯＮタイマおよび縮小ＯＦＦタイマのクリア処理と、伸長フィードバック許可フラグのセット処理と、縮小フィードバック許容フラグのリセット処理とを実行する。また、伸長連続ＯＮモードであると判断した場合には、伸長ＯＮタイマの設定処理と、伸長ＯＦＦタイマのクリア処理と、縮小ＯＮタイマおよび縮小ＯＦＦタイマのクリア処理と、伸長および縮小フィードバック許可フラグのリセット処理とを実行する。また、縮小インチングモードであると判断した場合には、リミットデータテーブル、補正データテーブルおよび出力データテーブルの設定処理と、縮小ＯＮタイマおよび縮小ＯＦＦタイマの設定処理（縮小基本デューティ設定処理）と、伸長ＯＮタイマおよび伸長ＯＦＦタイマのクリア処理と、縮小フィードバック許可フラグのセット処理と、伸長フィードバック許容フラグのリセット処理とを実行する。また、縮小連続ＯＮモードであると判断した場合には、縮小ＯＮタイマの設定処理と、縮小ＯＦＦタイマのクリア処理と、伸長ＯＮタイマおよび伸長ＯＦＦタイマのクリア処理と、伸長および縮小フィードバック許可フラグのリセット処理とを実行するようになっている。
【００１１】
前記「リフトロッドフィードバック」では、縮小フィードバック許可フラグもしくは伸長フィードバック許可フラグがセットされているか否かを判断し、ここで縮小フィードバック許可フラグがセットされていると判断した場合には、続いて縮小フィードバック制御フラグ（後述の「フィードバック用データセット」でセットされるフラグ）のセット状態を判断する一方、伸長フィードバック許可フラグがセットされていると判断した場合には、続いて伸長フィードバック制御フラグのセット状態を判断するが、前記縮小および伸長フィードバック制御フラグは、正確なフィードバックが不可能な動作始めにおいてはリセット状態を維持し、少なくとも２パルス目以降でセットされるため、動作初めにおいては、後述する「補正データ制御」、「減速処理」、「加速処理」等の実行を回避し、下記の動作量演処理のみを実行するようになっている。
動作量Ｌ＝（ＯＮタイム＋ＯＦＦタイム）／最低周期×最低動作量
動作量Ｈ＝動作量Ｌ＋等速範囲（不感帯）
【００１２】
一方、前記縮小もしくは伸長フィードバック制御フラグがセットされたと判断した場合には、同フィードバック制御フラグをリセットした後、今回のリフトロッドデータ（リフトロッドセンサ値）から前回のリフトロッドデータを減算してパルス周期毎の動作量を求めると共に、動作量がボロー（負）である場合には２の補数を演算し、しかる後、動作量を前記基準動作量Ｌ、Ｈ（不感帯の上下限値）と比較するようになっている。そして、動作量が基準動作量Ｌ以上で、かつ基準動作量Ｈを越えない場合には、現補正状況データに等速データをセットし、また、動作量が基準動作量Ｌよりも小さい場合には、現補正状況データに加速データをセットした後、後述する加速処理を実行し、また、動作量が基準動作量Ｈを越える場合には、現補正状況データに減速データをセットした後、後述する減速処理を実行するが、何れの状況においても、過去の補正状況に応じて補正量（補正データ）を増減させる後述の「補正データ制御」が実行されるようになっている。
【００１３】
前記「加速処理」では、ＯＮ時間（ＯＮタイマにセットされるデータ）に補正データを加算すると共に、ＯＦＦ時間（ＯＦＦタイマにセットされるデータ）から補正データを減算（ＯＦＦ時間←基準周期−ＯＮ時間）することでデューティ比を高くするが、最小ＯＦＦ時間のデューティ比（基準周期の上限デューティ比）を既に適用している場合には、最小ＯＦＦ時間を維持しつつ、ＯＮ時間に補正データを加算してデューティ比を高くするようになっている。つまり、通常は、基準周期内のＯＦＦ時間とＯＮ時間を背反的に加減してデューティ比を変化させるが、デューティ制御範囲の上限に達しても適正動作量が得られない場合には、パルス周期を広げてデューティ制御範囲を拡大するようになっている。尚、インチングモードにおいては、パルス周期（ＯＮ時間）に上限が設定されており、パルス周期が上限まで広がった場合には、ＯＮ時間に最大ＯＮ時間をセットしてそれ以上の周期拡大を制限するようになっている。
【００１４】
一方、前記「減速処理」では、パルス周期が基準周期である場合、ＯＮ時間から補正データを減算すると共に、ＯＦＦ時間に補正データを加算（ＯＦＦ時間←基準周期−ＯＮ時間）することでデューティ比を低くするが、パルス周期が拡大している場合であっても、ＯＮ時間から補正データを減算すると共に、ＯＦＦ時間に補正データを加算（ＯＦＦ時間←現周期−ＯＮ時間）することでデューティ比を低くするようになっている。つまり、パルス周期を拡大した場合には、その周期を最低周期として保持するため、パルス周期の拡大と縮小を繰り返して脈動の如き振動を発生させる不都合を防止することができるようになっている。
【００１５】
前記「補正データ制御」では、前述した現補正状況データを、順次シフトしながら過去四回に亘って累積的に記憶する過去補正状況データを参照し、該参照データに基づいて補正データの増減を行うようになっている。即ち、過去四回の補正状況データおよび現在の補正状況データが全て等速データである場合には、補正データに最小値をセットするが、過去四回の補正状況データおよび現在の補正状況データが全て加速データもしくは減速データである場合には、補正量不足による補正遅れを防止すべく補正データを増加させる一方、補正状況データが減速データから増速データ、もしくは増速データから減速データに反転した場合（等速データを挟んで反転した場合を含む）には、過剰な補正量に基づく振動の発生や不安定なシリンダ作動を防止すべく補正データを減少させるようになっている。尚、本実施形態では、四段階の補正データを予め設定すると共に、使用データアドレスを前記増減処理に応じてシフトさせることにより処理の高速化を計っている。
【００１６】
前記「リフトロッド駆動制御」では、各種レジスタの退避処理を行った後、縮小バルブ駆動、伸長バルブ駆動、駆動停止の何れであるかを判断し、ここで、駆動停止であると判断した場合には、伸縮バルブ出力のＯＦＦ処理、全フィードバックフラグのリセット処理、ＯＮタイマおよびＯＦＦタイマのクリア処理、割込みタイマデータ（例えば２ｍｓｅｃ）のセット処理、タイマの停止処理（またはクリア処理）、割込みタイマのセット処理、タイマのカウント開始処理、レジスタの復帰処理等を実行する一方、縮小バルブ駆動もしくは伸長バルブ駆動であると判断した場合には、縮小バルブ駆動信号もしくは伸長バルブ駆動信号を出力するための処理群を実行することになるが、縮小時と伸長時の処理概念は略同一であるため、縮小バルブ駆動信号の出力処理手順のみを説明する。
【００１７】
さて、縮小バルブ駆動時には、伸長バルブ出力のＯＦＦ処理、全伸長フィードバックフラグのリセット処理、伸長駆動タイマのクリア処理等を実行した後、連続ＯＮモードであるか否かを判断し、ここで、ＹＥＳと判断した場合には、縮小出力のＯＮ処理、全縮小フィードバックフラグのリセット処理、縮小出力用ＯＮタイマおよびＯＦＦタイマのクリア処理、割込みタイマデータのセット処理等を実行する。また、縮小インチングモードである場合には、縮小出力がＯＦＦであるか否かを判断し、該判断がＹＥＳの場合には、ＯＦＦタイマの経過を判断する一方、ＮＯの場合には、ＯＮタイマの経過を判断する。そして、ＯＮタイマが経過したと判断した場合には、ＯＦＦタイマをセットして縮小用ソレノイド７ｂへの出力をＯＦＦとする一方、ＯＦＦタイマが経過したと判断した場合には、ＯＮタイマをセットして縮小用ソレノイド７ｂへの出力をＯＮとし、また、各判断がＮＯである場合には、現在の出力を維持しながらＯＮ／ＯＦＦタイマのカウントダウンを行うようになっている。つまり、各タイマの終了時に反転側のタイマをセットすると共に、セットしたタイマに対応する信号を出力するため、前記「リフトロッドフィードバック」でセットされたＯＮ／ＯＦＦ時間（デューティ比）のインチング駆動パルスが所定の周期（基準周期もしくは拡大周期）で出力されることになるが、ＯＮタイマをセットする際には、前記「フィードバック用データセット」を実行するようになっている。尚、本実施形態では、ＯＮ／ＯＦＦタイマ残時間と割込みタイマ（×１．５）とを比較すると共に、ＯＮ／ＯＦＦタイマ残時間が割込みタイマ時間よりも短い場合には、次回の割込みがＯＮ／ＯＦＦタイマ終了時間に間に合うように割込みタイマデータを補正するようになっている。
【００１８】
前記「フィードバック用データセット（縮小）」の基本的な役割は、リフトロッドデータを前回リフトロッドデータにシフトし、かつリフトロッドデータに今回のリフトロッドセンサデータをセットすることにあるが、本実施形態では、前述したフィードバック制御フラグを２パルス目以降にセットするための処理、前回リフトロッドデータおよびリフトロッドデータを２パルス出力毎にセットするための処理、最縮付近で全てのフィードバックフラグをリセットするための処理等も実行するようになっている。
【００１９】
叙述の如く構成されたものにおいて、電磁切換バルブ７のインチング駆動に基づいてリフトロッドシリンダ６を伸縮作動させるにあたり、リフトロッドシリンダ６の動作量（作動速度）をフィードバックすると共に、該フィードバックに基づいてインチング駆動パルスのデューティ比（ＯＮ時間、ＯＦＦ時間）を補正するものであるが、前記補正量（一回分の補正量）は、過去の補正状況に応じて増減されることになる。従って、補正量を一定にした場合の如く、状況によって補正量の過不足が生じる不都合がないため、過剰な補正量に基づく振動の発生や、補正量不足による補正遅れを防止することができ、その結果、シリンダ作動を安定させることができる許りでなく、精度の高い速度制御を行うことができる。
【００２０】
また、デューティ制御範囲の上限に達しても適正動作量が得られない場合に、パルス周期を広げてデューティ制御範囲を拡大するにあたり、拡大した周期を最低周期として保持するようにしたため、インチング駆動パルスの周期補正を行うものでありながら、周期の拡大と縮小を繰り返して脈動の如き振動を発生させる不都合を解消することができる。
【００２１】
尚、本発明は、前記実施形態に限定されないものであることは勿論であって、例えばリフトロッドシリンダ以外の油圧シリンダ（リフトシリンダ等）を対象とする制御で本発明を実施できることは言うまでもない。また、前記実施形態では、最小ＯＦＦ時間のデューティ比を適用しても必要な作動速度が得られない場合にのみパルス周期を広げているが、最小ＯＮ時間のデューティ比を適用しても十分に作動速度が遅くならない場合に、パルス周期を広げてデューティ比を低くすることも可能である。また、前記実施形態では、最小ＯＦＦ時間を維持しつつパルス周期を広げてデューティ比を高くするが、パルス周期の補正に基づいてデューティ制御範囲を広げるものであれば、必ずしも最小ＯＦＦ時間を維持する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタの側面図である。
【図２】制御部の入出力を示すブロック図である。
【図３】メインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】「リフトロッド出力制御」を示すフローチャートである。
【図５】「リフトロッド駆動データセット」を示すフローチャートである。
【図６】「リフトロッドフィードバック」を示すフローチャートである。
【図７】「リフトロッドフィードバック」の「加速処理」を示すフローチャートである。
【図８】「リフトロッドフィードバック」の「減速処理」を示すフローチャートである。
【図９】「加速処理」および「減速処理」の作用を示すグラフ図である。
【図１０】同上パルス波形図である。
【図１１】「補正データ制御」を示すフローチャートである。
【図１２】補正データ増減条件を示す説明図である。
【図１３】「リフトロッド駆動制御」を示すフローチャートである。
【図１４】「リフトロッド駆動制御」の「ＯＦＦ状態処理」（縮小駆動）を示すフローチャートである。
【図１５】「リフトロッド駆動制御」の「ＯＮ状態処理」（縮小駆動）を示すフローチャートである。
【図１６】「リフトロッド駆動制御」の「フィードバック用データセット」を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１走行機体
２昇降リンク機構
３作業機
６リフトロッドシリンダ
７電磁切換バルブ
８制御部

Claims

作業機の姿勢を強制的に変化させる油圧シリンダを備えると共に、該油圧シリンダを、電磁切換バルブのインチング駆動に基づいて所定速度で作動させる作業用走行車において、前記電磁切換バルブに対してインチング駆動パルスを出力する制御部に、油圧シリンダの作動速度が適正であるか否かを判断する作動速度適正判断手段と、作動速度が適正でない場合にインチング駆動パルスのデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、該デューティ比補正手段によるデューティ比の補正量を過去の補正状況に応じて増減させる補正量増減手段とを設けるにあたり、該補正量増減手段は、現在と過去の補正状況を参照し、補正量を、現在および過去の補正状況の何れもが減速もしくは加速状況である場合には増加させ、増減速の反転があった場合には減少させるように制御するものであることを特徴とする作業用走行車。
請求項１において、最小ＯＦＦ時間もしくは最小ＯＮ時間のデューティ比を適用しても作動速度が適正とならない場合に、インチング駆動パルスの周期を広げるパルス周期補正手段と、該パルス周期補正手段が周期を広げた場合に、その周期を最低周期として保持してパルス周期の縮小を行わないパルス周期保持手段とを設けたことを特徴とする作業用走行車。