JP3783224B2 - 作業車両の水平制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は農業用、建設用、運搬用等の作業車両の水平制御装置に関するものであり、特に、水平制御の不感帯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】
トラクタをはじめとする作業車両には、車体に対して昇降自在に作業機を連結し、車体若しくは作業機の左右方向の傾きを検出するセンサと、該左右方向の傾きを変更するためのアクチュエータとを備え、傾き調整ダイヤルの設定値に応じて前記アクチュエータを駆動し、前記車体若しくは作業機の傾きを調整可能な水平制御装置を備えているものが知られている。そして、傾き調整ダイヤルの設定値を中心としてその上下に所定範囲の不感帯を設け、前記車体若しくは作業機の傾きが該不感帯内で変化したときはアクチュエータを駆動せず、傾き修正のハンチングを防止している。
【0003】
従来の此種作業車両の水平制御装置は、例えばオペレータの意思によって車体に対して作業機を右側へ5度傾斜させる場合、傾き調整ダイヤルを右側5度に設定することにより、この設定値に応じてアクチュエータが駆動されるが、前記傾き調整ダイヤルの設定値と傾きを検出するセンサの計測値とが一致する前に、作業機の傾きが不感帯に入った時点でアクチュエータの駆動が停止される。従って、正確な傾き調整が困難であった。
【0004】
そこで、作業車両の水平制御装置に於いて、車体若しくは車体に連結した作業機の左右方向の傾きを正確に調整できるようにす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、車体( 10 )、若しくは車体に連結した作業機(12)の左右方向の傾きを検出する傾きセンサ( 18 )と、該左右方向の傾きを変更するためのアクチュエータ( 30 )とを備え、傾き調整器の設定値に応じて前記アクチュエータ( 30 )を駆動して前記車体( 10 )若しくは作業機(12)の傾きを調整可能とした水平制御装置であって、前記傾き調整器の操作時には、前記傾きセンサ(18)との比較によってアクチュエータ(30)を駆動する制御実行中において設定される標準値をなす不感帯よりも狭い不感帯を設定してアクチュエータ(30)を駆動するように構成した作業車両の水平制御装置に於いて、
上記傾き調整器として傾き調整ダイヤル(17)を使用に供するとともに、該傾き調整ダイヤル(17)の操作によって、上記狭い不感帯を設定してアクチュエータ(30)を駆動するに当たり、左右の何れか一方側出力方向の不感帯のみを狭い値に設定し、他方側出力方向の不感帯は上記標準値を維持する設定がされるように構成した作業車両の水平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トラクタを示し、車体10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を設定するポジションレバー15、作業機の耕深量を設定す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器である傾き調整ダイヤル17等が設けられ、運転席13の下部には車体の左右方向の傾きを検出するスロープセンサ18や、車体の走行速度を検出する車速センサ19などが設けられている。
【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センサ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、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を回動自在に取り付け、デプスセンサ28によりリヤカバー27の回動角度を検出して、ロータリ作業機12のデプス制御を行えるように形成されている。
【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、車体10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。
【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て車体10に対するロータリ作業機12の傾きを計測するとともに、調整器である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の前方には車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、車体10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。
【0012】
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。
【0013】
図3は水平制御系のブロック図であり、水平制御モードスイッチ40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る。また、傾き調整ダイヤル17に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。地面に対する車体10の左右方向の傾きはスロープセンサ18にて検出し、車体10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。そして、車体10とロータリ作業機12の相対的な傾き及び地面に対する傾きを検出しながら、前記水平制御モードスイッチ40でセットしたモードに応じて水平制御の目標値を定め、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。
【0014】
例えば、水平制御スイッチ40が水平モードにセットされているときは、車体10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、スロープセンサ18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、コントローラ50から電磁制御弁51へ制御信号を出力してローリングシリンダ30が駆動される。
【0015】
一方、水平制御スイッチ40が車体平行モードにセットされているときは、ロータリ作業機12の左右方向の傾きが車体10の傾きと平行になるように、左右のロワリンク21のリフト量を等しくすべく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、コントローラ50から電磁制御弁51へ制御信号を出力してローリングシリンダ30が駆動される。
【0016】
また、水平制御モードスイッチ40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、コントローラ50から電磁制御弁51へ制御信号を出力してローリングシリンダ30を駆動し、車体10に対してロータリ作業機12を設定した傾きにする。
【0017】
また、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の昇降位置を演算し、前後進切換えレバー33の操作位置は前後進切換えスイッチ41にて検出する。また、前輪切れ角センサ39の検出信号にて車体10が旋回動作に入ったか否かを判別し、車速センサ19にて車体10の走行速度を検出するとともに、変速位置センサ42にて変速レバー35の変速位置を検出する。
【0018】
車体10の旋回動作を検出したときは、コントローラ50は電磁制御弁52へ制御信号を出力してリフトシリンダ24を駆動し、ロータリ作業機12を地面から上昇させるとともに、電磁制御弁53または54へ制御信号を出力して、旋回内側のブレーキシリンダ55または56を駆動する。斯くして、旋回内側の後輪34が制動されて、車体10を小回り旋回させることができる。
【0019】
尚、通常の耕耘作業では車体10の旋回時に、オートリフト制御によってロータリ作業機12を自動的に上昇させながら、オートブレーキ制御により旋回内側の後輪を制動するが、代掻き作業等ではオートリフト制御を行わず、ロータリ作業機12を下ろしたままオートブレーキ制御だけを行うこともある。
【0020】
ここで、図4(a)のフローチャートに示すように、水平制御が開始されると、先ず各種スイッチやセンサ等の状態をコントローラ50へ読み込み(ステップ1)、水平制御モードスイッチ40がどのモードにセットされているかを判別する(ステップ2)。水平制御モードスイッチ40が角度設定モードにセットされている場合はステップ3へ進み、それ以外の水平モードまたは車体平行モードにセットされている場合はステップ8へ進む。
【0021】
ステップ3では、傾き調整ダイヤル17を操作しているかどうかを判別し、操作中でない場合はステップ8へ進み、水平制御の不感帯を標準値に設定する。即ち、同図(b)に示すように、水平制御の目標値(A)を中心として、その右側に所定範囲の右側不感帯(+B0)を設けるとともに、その左側に右側不感帯と同一幅の左側不感帯(−B0)を設ける。
【0022】
一方、ステップ3で傾き調整ダイヤル17を操作中であるときはステップ4へ進み、水平制御の不感帯をステップ8の標準値よりも狭い値に設定する。即ち、同図(c)に示すように、水平制御の目標値(A)を中心として、その右側に前記標準の不感帯よりも狭い範囲の右側不感帯(+B1)を設けるとともに、その左側に右側不感帯と同一幅の左側不感帯(−B1)を設ける。
【0023】
そして、各モードでの目標値に応じて、コントローラ50から電磁制御弁51へ制御信号を出力してローリングシリンダ30を駆動する(ステップ5)。例えば角度設定モードの場合は、傾き調整ダイヤル17の設定値に一致するように水平制御の目標値を定め、水平モードの場合は、スロープセンサ18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。
【0024】
いずれのモードであっても、ストロークセンサ31の計測値がステップ4またはステップ8にて設定された不感帯内に入ったときは(ステップ6)、電磁制御弁51への制御信号出力を停止する(ステップ7)。そして、ステップ1へ戻って水平制御を継続する。角度設定モードを継続している場合で、傾き調整ダイヤル17の操作を止めたときはステップ3からステップ8へ進み、同図(b)に示したように水平制御の不感帯を標準値に戻し、ダイヤルの設定操作が終了した後の傾き調整ダイヤル17の設定値を目標値として、その左右両側に等幅の不感帯を再設定して水平制御を再開する。
【0025】
このように、オペレータが意図的に傾き調整ダイヤルを操作して角度設定したときは、水平制御の不感帯を標準値よりも狭い値に設定することにより、ロータリ作業機12の左右方向の傾きをオペレータの所望する角度に可及的に接近させることができ、作業機の水平制御の精度を向上できる。そして、ロータリ作業機12の傾きがオペレータの意図する角度になって、ストロークセンサ31の計測値が前記狭い値に設定した不感帯内に収まった後は、不感帯を標準値に戻して水平制御を再開するので、傾き修正のハンチングを防止することができる。
【0026】
尚、後述するように、枕地等で後退から前進への操作があって水平制御の不感帯を変更した場合や、オートブレーキ旋回があって水平制御の不感帯を変更した場合等は、上記ステップ5へ戻って水平制御を再開する。
【0027】
また、図4に示したフローチャートのステップ4に於いて、不感帯を狭い値に設定する場合、次に述べるように片側の出力方向のみを狭くしてもよい。例えば、ステップ3にてオペレータが傾き調整ダイヤルを右側5度に設定した場合は、右側出力方向の不感帯のみを狭い値に設定し、左側出力方向の不感帯は標準値を維持する。従って、作業機が右側へ傾きすぎて左側へ戻る場合であっても左側の不感帯内に直ちに収まり、作業機のハンチングを防止することができる。
【0028】
図4のフローチャートでは、車体10に対するロータリ作業機12の水平制御について説明したが、車体の左右に農薬の散布管を突設した作業車両等では、散布管の水平制御についても応用できる。また、車体自体の左右方向の傾きを修正可能な作業車両では、車体の水平制御に於いても応用できる。
【0029】
ここで、トラクタの耕耘作業中に枕地で車体を旋回させる場合、枕地は旋回跡等によって凹凸が多いために水平制御が過敏に動作することがある。斯かる場合には、図5のフローチャートに示すような制御を行う。枕地では、オペレータが前後進切換えレバー33を操作して前進と後退とを繰り返すことが多い。従って、前後進切換えスイッチ41の検出信号により、後退から前進への操作があった場合に(ステップ102)、操作後一定時間が経過しないときは(ステップ103)、水平制御の不感帯を大きい値に設定することにより(ステップ106)、凹凸の多い枕地にて水平制御が過敏に動作することを抑止できる。
【0030】
また、操作後一定時間が経過した後であっても、車体10の傾きが不安定である場合は不感帯を大きい値にし(ステップ104→106)、車体10の傾きが安定した後に水平制御の不感帯を標準値に戻す(ステップ104→105)。そして、ステップ105にて不感帯を標準値に設定した後には、図4に示したフローチャートに於けるステップ5へジャンプし、目標値に応じてローリングシリンダ30を駆動する。
【0031】
また、非作業時に車体10を高速走行させる場合、ロータリ作業機12を地面から浮上させて走行するが、このとき水平制御が過敏に作動すると走行が不安定となる。斯かる場合には、図6のフローチャートに示すような制御を行う。変速レバー35を高速位置へシフトしたときは、前記変速位置センサ42にて高速走行と判断し(ステップ202)、水平制御の目標値を小さい値に設定する(ステップ203)。即ち、傾き調整ダイヤル17の設定値に基づいてストロークセンサ31の目標値を定める際に、通常の目標値(標準値)の1/2乃至1/4程度とすることにより、高速走行時の過敏な動作を抑止できる。
【0032】
これに対して、変速レバー35が低速位置にシフトされているときは、水平制御の目標値を標準値に設定する(ステップ204)。また、高速走行の判断手段としては、前記車速センサ19の検出値を基準とすることもできる。そして、ステップ203または204にて水平制御の目標値を定めた後には、図4に示したフローチャートに於けるステップ5へジャンプし、目標値に応じてローリングシリンダ30を駆動する。
【0033】
一方、代掻き作業のように、作業機を下ろしたままオートブレーキ制御にて車体10を旋回させる場合、旋回初期では車体10に遠心力が大きく作用する。このため、スロープセンサ18の検出信号が不安定になり、誤った水平制御出力が出やすい。斯かる場合には、図7に示すような制御を行う。
【0034】
前記リフトアーム角センサ25の検出値からロータリ作業機12が降下中であり(ステップ302)、且つ、前輪切れ角センサ39の検出値から車体10が旋回動作に入ったと判断してオートブレーキ制御にて旋回中のときは(ステップ303)、左右何れかのブレーキシリンダ55,56を駆動して旋回内側の後輪に片ブレーキをかけるとともに、水平制御の不感帯を標準値より大きい値に設定する(ステップ304)。
【0035】
斯くして、旋回耕耘中であっても、安定した水平制御を行うことができる。そして、ステップ304または305にて水平制御の不感帯を定めた後には、図4に示したフローチャートに於けるステップ5へジャンプし、目標値に応じてローリングシリンダ30を駆動する。
【0036】
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。
【0037】
【発明の効果】
本発明は上記1実施の形態に詳述したように、傾き調整ダイヤルの操作時には、水平制御の不感帯を標準値より狭い値に設定することにより、作業機の左右方向の傾きをオペレータの所望する角度に接近させることができる。そして、作業機の傾きがオペレータの意図する角度になって、センサの計測値が前記狭い値に設定した不感帯内に収まった後は、不感帯を標準値に戻して水平制御を再開するので、傾き修正のハンチングを防止することができる。
また、狭い不感帯を設定してアクチュエータを駆動するに当たり、左右の何れか一方側出力方向の不感帯のみを狭い値に設定し、他方側出力方向の不感帯は上記標準値を維持する設定がされるように構成したので、作業機が一方側へ傾きすぎて他方側へ戻る場合であっても他方側の不感帯内に直ちに収まり、作業機のハンチングを効率よく防止することができる。
斯くして、車体若しくは車体に連結した作業機の左右方向の傾きを正確に調整できるようになり、水平制御装置の精度向上に寄与できる発明である。
【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】トラクタの車体とロータリ作業機の側面図。
【図2】デプスセンサやプレッシャロッド等の図示を省略したトラクタの車体とロータリ作業機の背面図。
【図3】水平制御系のブロック図。
【図4】(a)水平制御装置の制御手順を説明するフローチャート。
(b)水平制御の標準の不感帯を示す解説図。
(c)水平制御の標準よりも狭い不感帯を示す解説図。
【図5】前後進切換えレバー操作時の水平制御の手順を説明するフローチャート。
【図6】高速走行時の水平制御の手順を説明するフローチャート。
【図7】オートブレーキ時の水平制御の手順を説明するフローチャート。
【符号の説明】
10 車体
12 ロータリ作業機
17 傾き調整ダイヤル
18 スロープセンサ
30 ローリングシリンダ
31 ストロークセンサ
50 コントローラ
51 電磁制御弁
Claims (1)
- 車体( 10 )、若しくは車体に連結した作業機(12)の左右方向の傾きを検出する傾きセンサ( 18 )と、該左右方向の傾きを変更するためのアクチュエータ( 30 )とを備え、傾き調整器の設定値に応じて前記アクチュエータ( 30 )を駆動して前記車体( 10 )若しくは作業機(12)の傾きを調整可能とした水平制御装置であって、前記傾き調整器の操作時には、前記傾きセンサ(18)との比較によってアクチュエータ(30)を駆動する制御実行中において設定される標準値をなす不感帯よりも狭い不感帯を設定してアクチュエータ(30)を駆動するように構成した作業車両の水平制御装置に於いて、
上記傾き調整器として傾き調整ダイヤル(17)を使用に供するとともに、該傾き調整ダイヤル(17)の操作によって、上記狭い不感帯を設定してアクチュエータ(30)を駆動するに当たり、左右の何れか一方側出力方向の不感帯のみを狭い値に設定し、他方側出力方向の不感帯は上記標準値を維持する設定がされるように構成したことを特徴とする作業車両の水平制御装置。
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