JP4838044B2 - 農用作業車の作業機昇降制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラクタなどの作業車両の昇降制御装置に関し、詳しくはポジションレバーまたはモータ操作具を独立して操作可能として、機械的に動作するポジション制御バルブを制御自在とした農用作業車の昇降制御装置に関する。

従来、トラクタに支持された作業機を油圧により昇降制御する昇降制御装置において、圃場の枕地における機体回行時に上昇位置にある作業機を下降させる際、作業機が急激に下降して回転中の作業爪が土中に突っ込み、作業機に損傷を与える等の不具合を解消するため、接地部近傍において下降速度を遅くし衝撃的な接地をしないようにする緩速下降装置を備えたものに関する技術は公知である（例えば特許文献１、特許文献２参照）。また、モータを駆動して作業機の昇降を簡便に行い、その際にモータの動作速度を調整することにより制御スピードの切換えを行うものに関する技術も公知である（例えば特許文献３、特許文献４参照）。
特開平１１−４６０３号公報 特公平７−２８５６９号公報 特開２００５−８７１６９号公報 特公平６−５７０８２号公報

しかし、上述した技術の一つには、ポジションレバーに下降時の緩速機構を付加するものがあるが、これは構造が複雑になり、またワイヤーや連結ロッドなどを使用しているため、メンテナンスや機械的な調整が困難であった。また、モータを駆動して下降速度を減速する方法を用いる場合は、ポジションレバーの動作とモータ操作具は別個の操作であるため、モータを用いる場合には減速可能であるが、ポジションレバーの操作時は同様な下降減速が成し得ないという問題があった。それに対して、例えば特許文献４などでは、ポジションレバーを電気的な信号として扱い前述の問題を解決しているが、故障が少なくメンテナンス性の良い機械的連繋構造の利点が損なわれると同時に、制御装置の入出力が増大し経済的ではなかった。更に、機械的に作動するポジション制御バルブの代わりに電磁比例制御弁を用いると、コストが増大し、故障時のメンテナンスが困難になるという課題があった。本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、機械的に作動するポジション制御バルブを機械的なポジション制御リンクで昇降制御するという安価かつ信頼性の高いシステムを用いるとともに、作業機の下降時にはポジションレバーの操作においても、モータを用いた他の操作による下降操作（下降スイッチなど）においても同様な減速を行うことを可能とする作業車の作業機昇降制御装置を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、機械的リンクの構成として、ポジションレバーリンク機構と、モータ制御リンク機構を併置し、該ポジションレバーリンク機構は、ポジションレバー（２０）に第一連動リンク（９１）を介してポジション制御バルブ（９０）のスプール（９０ａ）と連繋し、走行機体に支持された作業機（１４）を、前記ポジションレバー（２０）の操作位置に対応して、前記ポジション制御バルブ（９０）を切り換えて油圧アクチュエータを作動し、該作業機（１４）を昇降自在に制御し、更に、フィードバックするためのリンク機構（１０１）を介してリフトアーム（７）に連結されている手動作業機昇降機構とし、該モータ制御リンク機構は、該ポジション制御バルブ（９０）のスプール（９０ａ）をモータ連動リンク（１０３）を介して連繋した正逆転可能な電動モータ（９５）と、該電動モータ（９５）を操作する昇降操作手段に設けた昇降スイッチ（８１・８２）とを、制御装置（６０）と接続した構成とし、該モータ連動リンク（１０３）は直接にポジション制御バルブ（９０）のスプール（９０ａ）の位置を決定する連繋構造とし、前記電動モータ（９５）はポジションレバー（２０）の上昇方向に規制を解除し、下降方向に規制を持つ連繋構造とし、前記リフトアーム（７）の回動位置によって昇降高さを検出する手段（２３）を備え、前記電動モータ（９５）は前記ポジションレバー（２０）の位置に関わり無く、前記昇降高さを検出する手段（２３）の検出値に応じて、該ポジション制御バルブ（９０）の下降方向の油圧流量を規制する位置に動作することにより、作業機下降時の減速を可能とした農用作業車の作業機昇降制御装置である。

請求項２においては、請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の昇降高さを、前記リフトアーム（７）の回動位置によって検出する手段（２３）に基づいて検出し、昇降高さの検出値が一定値以下に達した場合、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除するものである。

請求項３においては、請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の昇降高さを、前記リフトアーム（７）の回動位置によって検出する手段（２３）に基づいて検出し、昇降高さの検出値が一定値以下に達した状態が設定時間以上続いた場合、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除するものである。

請求項４においては、請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の昇降高さを、前記リフトアーム（７）の回動位置によって検出する手段（２３）に基づいて検出し、昇降高さの検出値が一定値以下に達してかつ、昇降高さの変動が一定値以下に収束した状態が設定時間以上続いた場合には、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除するものである。

請求項５においては、請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の耕深を検出する手段であるリアカバー（３６）を回動位置を検出する手段（３７）を制御装置（６０）と接続し、耕深の検出値が一定値以上に達した場合には、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除するものである。

請求項６においては、請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の耕深を検出する手段であるリアカバー（３６）の回動位置を検出する手段（３７）を制御装置（６０）と接続し、耕深の変動が一定値以下に収束した状態が設定時間以上続いた場合には、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、モータを用いて作業機の下降時に下降減速を行う装置を用いながら、ポジションレバーの操作時にも下降減速を行うことが可能となり作業性の向上が図れる。
また、従来技術（例えば、特許文献４）に比べて、故障が少なくメンテナンス性に優れた機械的連繋構造を活かすことができる。また電気的な検知構造を省くことで結果的に経済的に有利である。
また、電磁比例制御弁などの高価な構造を用いず、従来の機械的な油圧制御バルブを利用しながらもモータ動作を電気的に制御することによってその特性を最適化することが可能である。
また、例えば特許文献１や特許文献２などのように緩速下降装置を付加する必要が無く、昇降制御装置を簡便に構成できるためメンテナンス性が向上し、経済的である。
また、ポジションレバーまたはモータのどちらかによって操作されるリンク機構を介して油圧制御バルブを操作する従来の構造（例えば特許文献３の実施例）などに比べて、ポジションレバーに連繋されるリンク構造とモータに連繋されるリンク構造を別個に設けたため、各々の構造を簡略に構成する事が可能であり、メンテナンス性に優れ調整が容易である。また、各機能部品の加工が簡略であり結果的に経済的である。

請求項２においては、作業機が下降して地表面と接触した後は下降方向の油圧流量の規制を解除することによって、速やかに耕深制御が最適な動作を行うことができる。これによって作業精度の向上が望まれる。例えば、特許文献２等のように常に油圧制御バルブを下降減速時の構造が付加される場合のように、耕深制御を行う時にも下降減速構造が影響することが無く、作業精度の向上が図れる。

請求項３または請求項４においては、作業機が下降して地表面と接触した後は下降方向の油圧流量の規制を解除することによって、速やかに耕深制御が最適な動作を行うことができる。また、耕深制御の安定を確認してから下降方向への動作速度の規制を解除するため、耕耘作業開始時の制御が不安定になりやすい状態においては耕深制御の過剰な応答を防止することができ、作業精度を向上させることができる。

請求項５においては、作業機が下降して地表面と接触した後は下降方向の油圧流量の規制を解除することによって、速やかに耕深制御が最適な動作を行うことができる。また、作業機が確実に地表面と接地していることを確認できるため、下降時の減速を地表面との接触に至るまでに確実に行うことができる。また、地表面と作業機の接触を確認してから油圧流量制限の解除動作を行うため、その解除のタイミングをさらに最適化できる。

請求項６においては、耕深制御の安定を確認してから下降方向への動作速度の規制を解除するため、耕耘作業開始時の制御が不安定になりやすい状態においては耕深制御の過剰な応答を防止することができ、作業精度をさらに向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は本発明の一実施例に係るトラクタ１の全体的な構成を示した右側面図、図２はトラクタ１の制御系に関するブロック図、図３はトラクタ１における油圧回路図である。

先ず、図１、図２および図３を用いて本発明の農用作業車の一例であるトラクタの概略構成について説明する。１はトラクタで、機体の前後部に夫々前輪２・２と後輪３・３とを備え、ミッションケース４の後上部には油圧シリンダケース５を固着して設けている。該油圧シリンダケース５内には、単動式油圧シリンダ６が設けられており、油圧シリンダケース５の左右両側には該油圧シリンダ６の伸縮により回動するリフトアーム７・７を配置している。

また、トップリンク１０、ロワーリンク１１・１１からなる３点リンク機構１２の後端部には、対地作業機の一例であるロータリ耕耘装置１４がリフトアーム７・７にて昇降自在に連結されている。したがって、上記単動式油圧シリンダ６を伸縮させることによって、リフトアーム７・７に連結されるロータリ耕耘装置１４が上昇又は下降制御されることになる。リフトアーム７・７とロワーリンク１１・１１との間にはリフトロッド１５と傾倒シリンダ１８が介装されている。

また、傾倒シリンダ１８は複動式とし、後述する制御弁の切換で伸縮され、ロータリ耕耘装置１４をローリング方向（左右方向）に傾動させることが可能となり、ロータリ耕耘装置１４の水平（姿勢）制御を行うことが可能となる。また、１７は本機と作業機の間の左右相対を検出する手段であり、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との間の相対的回動量を検出するストロークセンサで構成して、具体的には直線式のポテンショメータで構成されている。このストロークセンサ１７は、上記傾倒シリンダ１８の横側部に配設され、該傾倒シリンダ１８の伸縮量を検出することによって、上記相対的回動量を検出するものである。１６は、本機の任意位置、例えば、油圧シリンダケース５の横側部に取り付けられた傾斜センサであって、トラクタ１の左右の傾斜角度（即ち対地角度）を検出する対地検出手段の一例である。

また、片側のリフトアーム７の回動基部にはポテンショメータからなるリフト角度センサ２３（図２参照）が設けられている。該リフト角度センサ２３は回転型のポテンショメータにより、ロータリ耕耘装置（作業機）１４の高さと３点リンク機構１２の状態を検出するようにしている。

＜ロータリ耕耘装置１４に関して＞
ロータリ耕耘装置１４について簡単に説明すると、ロータリ耕耘装置１４は、耕耘爪を回動して耕耘する耕耘部３４と、耕耘部３４の上方を覆う耕耘カバー３５と、耕耘カバー３５の後部にリヤカバー３６を上下回動自在に枢支し、該リヤカバー３６にロッド、プッシュプルワイヤ４０、連動アーム（図示せず）を連結している。また、該連動アームの他端をポテンショメータ等の角度検出手段と接続し、該角度検出手段を耕深センサ３７として機体の任意位置に配置して制御装置６０と接続する例については実施例２において説明する。

次に油圧回路について図３を用いて説明する。
＜ロータリ耕耘装置１４の左右の傾動に関する油圧系統＞
油圧ポンプ２５から送り出された作動圧油は、分流弁２６により一部は上述した水平制御用の傾倒シリンダ１８側に送られ、他はトラクタ１の後部に連結可能な作業機（例えば、上述したロータリ耕耘装置１４）を昇降するためのリフトアーム７・７に連結される単動式油圧シリンダ６側に送油可能としている。ロータリ耕耘装置１４の水平制御用の切換弁２７は、３位置４ポート式の弁にて構成され、左側のソレノイド２７ａが励磁されると傾倒シリンダ１８は伸長し、逆に右側のソレノイド２７ｂが励磁されると短縮する。前記切換弁２７は、制御装置６０（図２参照）からパルス信号を受信した場合に、ソレノイド２７ａ又はソレノイド２７ｂにパルス信号を流すことによって、制御される比例式電磁弁であって、電流値に比例するものである。また、上記切換弁２７は常態においては中立位置を保っており、傾斜センサ１６によってトラクタ１の傾斜が検出された場合に、制御装置６０は、ロータリ耕耘装置１４を水平に維持すべく、上記何れかのソレノイド（２７ａ・２７ｂ）を励磁することによって切換弁２７を切り換える。

制御系の構成としては、トラクタ１においてロータリ耕耘装置１４の相対角度のローリング制御等を行うための制御手段の一例である制御装置６０には、図２に示すように、トラクタ１の左右の傾斜角度の変化速度を計測する角速度センサ１９を具備している。その他、制御装置６０には、トラクタ１の後部に取り付けられるロータリ耕耘装置１４等の対地作業機の取り付け幅等の連結状態に応じて切り替えを設定するための設定手段の一例である取付切替スイッチ５９、作業機の下降時に下降減速を開始するタイミングを決定する下降速度設定器５６、対地作業機の昇降を簡便に行うための運転操作部に配置する昇降レバーの基部に設ける昇降スイッチとしての上昇スイッチ８１および下降スイッチ８２が接続されている（以下、「スイッチ」を「ＳＷ」と記する）。更に、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との相対角度やトラクタ１の傾斜角度を予め設定するための傾斜設定器５２も接続されている。また、上記取付切替ＳＷ５９、傾斜設定器５２、上昇ＳＷ８１、下降ＳＷ８２等は、トラクタ１の運転席近傍のダッシュボードやメータパネルに設けられても良い。

また、制御装置６０の入力側にはＡ／Ｄ変換器５５が設けられており、該Ａ／Ｄ変換器５５を介して、モータ位置センサ８５、傾斜設定器５２、下降速度設定器５６、リフト角度センサ２３、ストロークセンサ１７、傾斜センサ１６、角速度センサ１９等が制御装置６０に接続されている。なお、上記Ａ／Ｄ変換器５５を介さずに該制御装置６０に接続されるものとしては、取付切替ＳＷ５９、モードＳＷ６１、上昇ＳＷ８１、下降ＳＷ８２等がある。また、上記制御装置６０は、ＭＰＵやＣＰＵ等やメモリや入出力装置等を備えるものである。

本発明に係る機械的リンクの構成としては、（１）ポジションレバーリンク、（２）耕深制御リンク、（３）モータ制御リンク、の三系統で構成されている。これら各々の構成について説明する。

＜ポジションレバーリンクについて＞
図４乃至図６及び図１３に示す如く、油圧弁（ポジション制御バルブ）９０が油圧シリンダ６を収納する油圧シリンダケース５近傍（本実施例では側面）に付設され、該油圧弁９０は前後方向に伸縮動作可能とするスプール９０ａを具備しており、該スプール９０ａの一側が油圧弁９０内に挿入されて油路を切換可能とし、他端にリンク機構を介して作業機１４を昇降操作するポジションレバー２０や昇降アクチュエータ（モータ９５）と連結され、更に、フィードバックするためのリンク機構１０１を介してリフトアーム７に連結されている。このスプール９０ａが後方に移動（短縮）したときにはリフトアーム７が下降方向に回動駆動され、また前方に伸長されたときにはリフトアーム７が上昇方向に油圧シリンダ６により回動駆動される。このスプール９０ａは油圧弁９０に内蔵された図示しないバネの作用により、常時短縮方向に力が付勢されている。またスプール９０ａの先端にはトラクタ１の左右方向に貫通する孔９０ｂが形成されており、この貫通孔９０ｂに挿通したスプリングピン（第二リンク軸７６）により後述する第一連動リンク９１および第二連動リンク１００によってスプール９０ａを伸縮自在にしている。尚、油圧弁（ポジション制御バルブ）９０はスプール９０ａの短縮時または伸長時に、中立位置からの移動量が一定以内である場合は油圧シリンダ６に供給される油量が少なく、一定以上である場合は多く供給されるように製作されている。つまり、スプール９０ａの摺動量（切換位置）により作動油の流量が変更される構成としている。

前記油圧弁９０の側面には取付プレート８９が固設されて前方に突出され、該取付プレート８９の上部に第一リンク軸７５の一端が固定されている。そして、該第一リンク軸７５上に前記ポジションレバー２０が取り付けられるレバーアーム２２中途部と、モータ９５に連繋される第３連動リンク１０３の上部と、耕深設定レバーアーム７４の下部が共通の軸心として回動自在に軸支されている。但し、レバーアーム２２及び耕深設定レバーアーム７４は第一リンク軸７５上に外嵌した皿バネにより付勢されて、回動した位置を維持できるようにしている。前記レバーアーム２２の下端には、枢支ピン２２ａが突設されており、該枢支ピン２２ａによって、第一連動リンク９１の上部に形成したＵ字状の溝部を係合している。該第一連動リンク９１の上下中途部が第二リンク軸７６に枢支され、該連動リンク９１の下部はＬ字状に切り欠かれて、後下方が開放され、この切欠部分にリンクレバー９２の上部に突設した枢支ピン９２ｂが挿入されて当接されている。

また、前記リンクレバー９２の上端部は、前記取付プレート８９の略中央部に固定された第三リンク軸７７（図１３参照）を軸心として回動自在に枢支されており、該リンクレバー９２の下端には第四リンク軸７８を突設して第一リンクロッド９３の前端を枢支している。一方、リフトアーム７の回動基部には軸支部７ａが下方に突設されており、該軸支部７ａにはピン孔７ｂが開口されている。そして、前記第一リンクロッド９３後端に設けた枢支ピン９３ａの先端を前記ピン孔７ｂに挿入して回動自在に支持している。こうして、第一リンクロッド９３の両端が各々回動自在に枢支されリンク機構１０１を構成している。このように構成することにより、第一リンクロッド９３はリフトアーム７の上昇回動時には後方へ引っ張られ、反対にリフトアーム７の下降回動時には前方へ押されるようにしている。

このような構成において、ポジションレバー２０（即ちレバーアーム２２）を図５の如く反時計回りに回動させた場合、即ち、上昇方向に回動すると、枢支ピン２２ａを介して第一連動リンク９１を前方へ回動して、スプール９０ａをバネ力に抗して上昇側（前方）へ摺動させる。そして、このスプール９０ａの摺動により油圧弁であるポジション制御バルブ９０が切り換えられてリフトアーム７が上昇回動して作業機１４が持ち上げられる。このリフトアーム７の上昇回動に伴って、第一リンクロッド９３が後方へ引っ張られ、リンクレバー９２が後方へ回動され、該リンクレバー９２に連結された第一連動リンク９１も後方へ回動され、スプール９０ａが後方へ摺動され、油圧弁９０が中立位置に切り換えられると、リフトアーム７の上昇回動が停止される。つまり、ポジションレバー２０により設定した高さまでリフトアーム７は回動して停止されるのである。また、図６に示す如く、ポジションレバー２０（即ちレバーアーム２２）を時計回り（下降側）に回動させた場合、第一連動リンク９１が後方へ回動されて、該第一連動リンク９１に連結されたスプール９０ａも後方へ摺動されて、油圧弁９０が下降側に切り換えられる。前記油圧弁９０の切り換えによりリフトアーム７が、図５の如く、下降すると、第一リンクロッド９３は前方に押され、リンクレバー９２が前方へ回動され、第一連動リンク９１も前方へ回動してスプール９０ａは中立側に摺動され、油圧弁９０が中立位置となると、下降は停止され、ポジションレバー２０により設定した高さで停止されるのである。

＜耕深制御リンクについて＞
次に、図７乃至図９および図１３を用いて、耕深の制御について説明を行う。図７乃至図９および図１３に示す如く、ミッションケースの後面より後方に突設したトップリンクブラケット３８の側面に第五リンク軸８３が突設され、該第五リンク軸８３にベルクランク状の連動アーム９８の中途部が枢支されている。該連動アーム９８の後側先端には、前記プッシュプルワイヤ４０等を介してリヤカバー３６の回動部と連結され、リヤカバー３６の動き（上下回動）が伝えられるようにしており、耕深が変化するとリヤカバー３６が上下回動して連動アーム９８の角度も変更されるようにしている。

また、前記連動アーム９８の他方（前側）の先端には第二リンクロッド９９の後部が枢結され、該第二リンクロッド９９の前端は第二連動リンク１００の下部に第六リンク軸７９を軸心として回動自在に枢支されている。該第二連動リンク１００の上部が枢支軸８０を介して耕深設定レバーアーム７４の下端と回転自在に枢結され、上下方向に配置した該第二連動リンク１００の上下略中央部には略長方形の孔１００ａが開口されており、この孔１００ａに前記油圧弁９０のスプール９０ａに枢支される第二リンク軸７６が挿通されている。該孔１００ａは枢支軸８０を中心として第二連動リンク１００が回動した時に、第二リンク軸７６が円弧方向に移動可能な大きさとしている。このような構成において、耕深設定レバーアーム７４を回動することにより枢支軸８０の位置が前後に変更されて、第二連動リンク１００とスプール９０ａとリヤカバー３６の角度との相対位置を変化させて耕深を設定することができる。具体的には、作業機１４を下降させた作業状態で、設定した深さで作業しているときに、圃場の土質等で作業機１４が設定深さよりも深くなると、リヤカバー３６が上昇回動して、プッシュプルワイヤ４０が引っ張られて、連動アーム９８が図８に示すように下方へ回動される。該連動アーム９８の下方回動により第二リンクロッド９９が前方へ押され、第二連動リンク１００が前方へ回動され、孔１００ａに係止された第二リンク軸７６を介して油圧弁９０のスプール９０ａが前方へ摺動され、油圧弁９０は上昇側に切り換えられる。この油圧弁９０の切り換えによりリフトアーム７が上昇回動して作業機１４が上昇される。この作業機１４の上昇によりリヤカバー３６は下方に回動し、プッシュプルワイヤ４０を介して連動アーム９８は上方へ回動され、該連動アーム９８に連結した第二リンクロッド９９が後方へ引っ張られて、該第二リンクロッド９９に連結した第二連動リンク１００が後方へ回動する。そして、耕深設定レバー７０で設定した位置まで戻ると、スプール９０ａは中立位置に戻り上昇は停止される。逆に、作業機１４が持ち上げられてリヤカバー３６が下方へ回動すると、連動アーム９８は上方へ回動され、第二リンクロッド９９を介して第二連動リンク１００は後方へ回動され、第二リンク軸７６は孔１００ａ内を摺動する。このとき、スプール９０ａはバネにより後方へ摺動するように付勢されているため、スプール９０ａは後方（下降方向）へ摺動し、油圧弁９０は下降側に切り換えられる。この作業機１４の下降により、リヤカバー３６は上昇回動し、連動アーム９８が下方へ回動し、前記同様のリンク動作で、耕深設定レバー７０により設定した位置で、スプール９０ａは中立に戻り、作業機１４は設定した深さに落ち着く。こうして耕深制御が行われる。なお、耕深制御時は前記ポジションレバー２０は最下降位置に回動しておく。

＜モータ制御リンクの関係について＞
図１０乃至図１２及び図１３に示す如く、モータ９５の近傍には角度センサ等より構成したモータ位置センサ８５が設置され、モータ軸９５ａの角度を検出し、出力信号として制御装置６０に伝えられる。また、モータ軸９５ａの位置によりモータアーム９７の回転位置が変更される。該モータアーム９７に突設された枢支ピン９７ａは第３連動リンク１０３の下部はＵ字状の溝部を形成してモータアーム９７の一端に固定されたピン９７ａを摺動可能に係合している。該モータアーム９７は下端がモータ９５の出力軸９５ａ上に固設され、該出力軸９５ａを中心に上部が回転される。該第３連動リンク１０３は第１リンク軸７５に上方を枢支されている。第３連動リンク１０３の上下略中央部には長方形の孔１０３ａが開口されており、該孔１０３ａに前記油圧弁９０に枢支される第２連動リンク軸７６が挿通されている。このような構成でモータ９５が正逆方向に回転されると、第１リンク軸７５を中心に第３連動リンク１０３が回転し、スプール９０ａを前後に伸縮する。以上のように、スプール９０ａは（１）ポジションレバーリンク、（２）耕深制御リンク、（３）モータ制御リンクのいずれかの最前方向の状態のものに規制される。一般に、耕深制御を用いて耕耘作業を行う場合には前記ポジションレバー２０は最下降位置に回動しておく。また、下降限界を設定する場合（土壌が軟弱でリヤカバーが耕耘圃場表面に安定しない場合には、耕耘深さの下限を設定する場合がある。）には、ポジションレバー２０にて最下降位置を設定することが可能である。なお、図１３は（１）ポジションレバーリンク、（２）耕深制御リンク、（３）モータ制御リンクの各連動リンクの前方から見た構成例の一つであるが、特にこれに限定されるものではない。このような構成において制御装置６０を用いて、次のような処理を行うことで本発明における機能を実施する。

＜制御系が行う一連の処理＞
図１４及び図１５のフロー図に示す如く、制御装置６０はまず、電源がＯＮされて制御システムが起動後に、スイッチセンサ類の出力を読み込む（ステップＳ１０）。次に最後に操作されたのが（直近の操作が）下降ＳＷ８２であるか、上昇ＳＷ８１であるかを判別し（ステップＳ２０〜Ｓ３０）、下降ＳＷ８２が最後に操作される時は検出されたリフト角度に応じた下降速度となるべくスプール９０ａの位置に対するモータ角度を演算する（ステップＳ１００〜Ｓ１７０）。上昇ＳＷ８１が最後に操作されていた場合は、検出されたリフト角度に応じた上昇速度となるべくスプール９０ａの位置に対するモータ角度を演算する（ステップＳ３５〜Ｓ３７、Ｓ３５については後述）。上昇ＳＷ８１、下降ＳＷ８２のいずれも操作がなされていない場合は、リフト角度が一定値以上である場合、すなわち作業機１４が地表面より高い位置であり、作業車両オペレータが予期しない昇降動作が発生する可能性が高いとして作業機１４の昇降を停止させるモータ位置を目標値として演算する（ステップＳ−６０）。作業機１４がリフトアーム７の下降限界付近であり、地表面に十分に接地していると判断されるリフト角度が検出されたならば、規制解除モードとしてスプール９０ａが下降速度最大となる位置、すなわちモータ９５がスプール９０ａに規制を与えない位置に移動する（ステップＳ１５０〜Ｓ１６０、Ｓ１５０については後述）。これは、昇降動作に規制をかけないとトラブルが発生する恐れがある場合は動作を停止しオペレータの指示を待つ状態にするが、例えば作業途中でエンジンが停止しシステムを再起動させた場合など、既に作業機１４は下降して地平面と接触しており、前述の耕深制御リンク１０２の働きによる耕深制御を阻害したくない場合は規制解除モードとするよう処理を選択することによって、安全性と作業性を両立しているのである。

ここで、下降ＳＷ８２が最後に操作された結果ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１７０と処理が移行された場合について説明する。ステップＳ１７０において、リフト角度に応じたモータ位置が決定されると、ポジションレバー２０の位置に関わり無くモータ９５によってスプール９０ａの下降方向の位置を規制することになる。従来技術においては例えばポジションレバー２０が図４の位置から図６の位置に素早く操作した場合、図６に示す如くスプール９０ａは最大速度で下降する位置になる。よって作業機１４は最大速度で下降し地平面と作業機１４が接触する際のショックが過大となる。しかしながら本実施例では、スプール９０ａの位置は図２２に示すようにモータ９５によって規制され、第一連動リンク９１は昇降リンクとして下降側において機能しなくなる。つまり、リンク９２より突出した枢支ピン９２ｂは第一連動リンク９１の下部に形成した切欠から離れた状態となっている。よってポジションレバー２０による操作においても、下降ＳＷ８２による操作においてもモータ９５をリフト角度の検出に応じて適切に駆動することにより地平面との接触の際のショックを軽減することが可能となる。次に、ステップＳ１７０で演算される、リフトアーム角度と目標モータ角度の関係を図１９に示す。リフト角度が高い位置（グラフ右側）にある場合、モータ９５は図１２の如く示す反時計方向の位置に近づき（グラフ下側）、リフト角度が低い位置（グラフ左側）になるほど図１０の如く停止位置に近い下降流量の少ない位置（グラフ上側）に近づく。図１９に示す範囲Ｗ、すなわち下降流量が最小となる範囲大きさを下降速度設定器５６の値によって可変とすれば、作業機１４の下降時の減速特性を作業状態に合わせて調整することができる。すなわち、下降速度設定器５６によって下降速度を「遅い」状態に設定したならばＷの範囲を増加させてリフト角度が高い位置から減速されるように動作させて、「速い」状態に設定したならばＷの範囲を減少させてリフト角度が比較的低い位置まで減速が行われないように動作させることが可能である。尚、本実施例ではＷの範囲を変化させることで下降速度の調整を行うこととしたが、Ｗの範囲でのモータ９５目標回転位置を変化させるか、最大速度位置からＷの範囲に至るゲインを変化させる等の処理を行うことも可能であり限定するものではない。

以上のような処理を行うことで、ポジションレバー２０の位置に関わり無く作業機１４の昇降位置に応じてポジション制御バルブ９０の下降方向の油圧流量を規制することにより、作業機下降時の下降速度を減速することが可能になる。こうして、具体的にはモータ９５を用いて作業機１４の下降時に減速を行う装置を用いながら、ポジションレバー２０の操作時にも下降減速を行うことが可能となり作業性の向上が図れる。また、従来技術（例えば、特許文献４等）に比べて、故障が少なくメンテナンス性に優れた機械的連繋構造を活かすことができる。また電気的な検知構造を省くことで結果的に経済的に有利である。また、電磁比例制御弁などの高価な構造を用いず、従来の機械的な油圧制御バルブを利用しながらもモータ動作を電気的に制御することによってその特性を最適化することが可能である。また、例えば特許文献１や特許文献２などのように緩速下降装置を付加する必要が無く、昇降制御装置を簡便に構成できるためメンテナンス性が向上し、経済的である。また、ポジションレバー２０またはモータ９５のどちらかによって操作されるリンク機構を介して油圧制御バルブを操作する従来の構造（例えば特許文献３の実施例）などに比べて、ポジションレバー２０に連繋されるリンク構造とモータ９５に連繋されるリンク構造を別個に設けたため、各々の構造を簡略に構成する事が可能であり、メンテナンス性に優れ調整が容易である。また、各機能部品の加工が簡略であり結果的に経済的である。

ステップＳ１００においてリフト角度がＬ１以下であると判断された場合、すなわち作業機１４が下降限界位置まで下降したと判断される場合は前述の耕深制御リンクの働きによる耕深制御を阻害しないよう、ステップＳ１５０〜Ｓ１６０に処理を移行し、モータ９５をスプール９０ａに規制を与えない位置に移動させる。

これにより昇降高さの検出値が一定以下に達した場合、油圧流量を規制しない位置にモータ９５の角度を設定している。こうして、具体的には作業機１４が下降して地表面と接触した後は下降方向の油圧流量の規制を解除することによって、速やかに耕深制御が最適な動作を行うことができる。これによって作業精度の向上が望まれる。例えば、特許文献２等のように常に油圧制御バルブを下降減速時の構造が付加される場合のように、耕深制御を行う時にも下降減速構造が影響することが無く、作業精度の向上が図れるのである。

図１５に示すステップＳ１００においてリフト角度がＬ１以上であり、ステップＳ１１０においてＬ２未満であると判定された場合についての処理を述べる。リフト角度がＬ２未満である場合、作業機１４は地表面と接地しているかまたは接地していなかったとしてもその高さは低い位置であると判断できるべく閾値Ｌ２は設定されている。この時、モータ９５の角度は低速でリフトアーム７を下降させている位置にも関わらずＬ２未満の状態が長く続いている場合は、２つの状態が考えられる。すなわち、耕深制御リンクの働きにより耕深制御が行われているため、結果としてＬ１≦作業機昇降位置＜Ｌ２の状態が続いている場合、またはポジションレバー２０によってＬ１≦作業機昇降位置＜Ｌ２の状態に設定されている場合である。前者である場合には、耕深制御リンクの働きを下降側にモータ９５が規制していることになる。よって、急激に耕深が浅くなった場合などはその偏差に対して制御動作の追従が遅れることが考えられる。よって、Ｌ２未満の状態がＴ１以上続いた場合はステップＳ１５０〜Ｓ１６０に処理を移行しスプール９０ａに対する規制を解除する（ステップＳ−１３０）。ポジションレバー２０によってＬ２未満の高さに設定されている場合は、ポジションレバー２０を下ろしたときに下降減速は行われないが、もともとの作業機１４の対地高さが低いため重力加速度の影響は比較的小さく地表面との接触もそれほど大きくは無い。

以上により、昇降高さが一定値以下の状態が設定時間以上続いた場合、油圧流量を規制しない位置にモータ９５を動作させる処理を行う。このような処理により、具体的には作業機１４が下降して地表面と接触した後は下降方向の油圧流量の規制を解除することによって、速やかに耕深制御が最適な動作を行うことができる。また、耕深制御の安定を確認してから下降方向への動作速度の規制を解除するため、耕耘作業開始時の制御が不安定になりやすい状態においては耕深制御の過剰な応答を防止することができ、作業精度を向上させることができる。

また、作業機１４４が下降して地表面と接触した後、耕深制御が開始されると、前述のリヤカバー３６はロータリに耕耘されて後方に排出される土の量をセンシングする。しかしながら、耕耘カバー３５内部の土の量は耕耘開始時には安定せず、耕深制御が不安定になり易いことがある。よって、この場合は制御の動作速度を遅くする処理を行うことが適切である。その後、リフト角度の変動が一定以内であり制御が収束している状態が続いていれば安定した制御が行われていることになる。また、前述のようにＬ２未満の昇降高さが耕深制御の働きでなくポジションレバー２０にて設定されたものであっても、リフト角度の変化量が一定以下であるということはその後下降側に動作しても重力加速度の影響が最小であることになる。よって、リフト角度変動値が一定以下の状態が続いた場合にはステップＳ１５０〜Ｓ１６０に処理を移行しスプール９０ａに対する規制を解除する（ステップＳ１４０）。

以上により、昇降高さが一定以下であり昇降高さの変動が一定値以下に収束した状態が設定時間以上続いた場合、油圧流量を規制しない位置にモータ９５を動作させる処理を行う。このような処理により、具体的には作業機１４が下降して地表面と接触した後は下降方向の油圧流量の規制を解除することによって、速やかに耕深制御が最適な動作を行うことができる。また、耕深制御の安定を確認してから下降方向への動作速度の規制を解除するため、耕耘作業開始時の制御が不安定になりやすい状態においては耕深制御の過剰な応答を防止することができ、作業精度を向上させることができる。

次に、ステップＳ１３０の詳細を図１６に、ステップＳ１４０の詳細を図１７に示す。カウンタｔ１はリフト角度がＬ２未満の状態が続いた時間を計測するカウンタであり、定数Ｔ１は前述の規制解除を行うか否かを判定する閾値である。カウンタｔ２はリフト角度がＬ２未満の状態でかつリフト角度の変動値ｍが閾値Ｍ未満である時間を計測するカウンタであり、定数Ｔ２は前述の規制解除を行うか否かを判定する閾値である。なお、Ｔ２＜Ｔ１であり、Ｔ１は下降時に規制を与えることが作業精度の観点から許される最大の時間（耕深制御が通常の状態で行われないことが許容される最大の時間）とし、Ｔ２は耕深の安定を判定し得る最小の時間で設定することができる。また、ｔ１およびｔ２はリフト角度の検出値がＬ２以上である場合（ステップＳ−１２０）、上昇モード時（ステップＳ−３５）、モータ９５によるスプール９０ａに対する規制を解除する時（ステップＳ−１５０）にはリセットされる。

上昇ＳＷ８１が最後に操作され、ステップＳ３７において作業機１４を上昇させるべくリフト角度の検出値に対するモータ位置を決定する場合の特性図を図２０に示す。グラフ上方が時計回り方向にモータ９５が駆動されスプール９０ａを上昇方向に引張する位置であり、グラフ下方が反時計方向にモータ９５が駆動されスプール９０ａを下降方向に駆動する位置である。決められた再上昇位置に達するまではモータ９５は上昇方向にスプール９０ａを規制するべく回転位置が決定される。定められた再上昇位置では停止位置となり、再上昇位置よりリフトアーム７が上昇位置にある場合には低速で下降駆動するべくモータ９５の回転角度が決定される。

以上のようにモータ９５の目標位置が決定された後、ステップＳ３００においてモータ９５の回転角度を変更するべく出力処理を行う。ステップＳ３００の処理の詳細を図１８に示す。モータ位置センサ８５によって検出されたモータ位置と目標位置との偏差により出力量を演算し、時計回り方向または反時計回り方向に出力を行う。モータの目標位置偏差とＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）出力量との関係の一例を図２１に示す。

制御リンク及び油圧装置の構成などは実施例１と同様であるが、制御装置６０に耕深センサ３７を追加したものについて説明する。耕深センサ３７は、リヤカバー３６の上下回動がプッシュプルワイヤ４０を介して連動アーム９８に伝えられ、該連動アーム９８の回転角度をポテンショメータで検知することにより耕深を検知するセンサである。図２４に示す如く、耕深センサ３７は取付ブラケット３９を介してトップリンクブラケット３８に固定され、第５リンク軸８３の回転角度を検出し、その出力信号は制御装置６０に伝えられる。つまり、耕深を検知することによって作業機１４が地表面と接地しているか否か、耕深制御が安定しているか否かを確実に判定することができる。尚、本実施例においては直接耕深センサ３７が耕深制御に用いられる訳ではない。

一連の処理の流れを図２５及び図２６に示す。ステップＳ１０からステップＳ４０は実施例１と同様である。上昇ＳＷ８１、下降ＳＷ８２のいずれも操作されていない場合、ステップＳ４０でリフト角度がＬ１未満であると判定された後、耕深がＵ１以上であるか否かを判定する。耕深がＵ１以上である場合は、作業機１４は地表面に入り込んでおり、急激な作業機１４の落下などの危険は無いと判断してスプール９０ａに対する規制を解除するべく後述するステップＳ２３０を経てステップＳ２４０に処理を移行する。ステップＳ２４０における処理は実施例１のステップＳ１６０と同様である。下降ＳＷ８２が最後に操作された後、ステップＳ２００→ステップＳ２１０→ステップＳ２２０と処理が流れた場合、ステップＳ２２０の処理はステップＳ１７０と同様である。ステップＳ２００において耕深がＵ１以上である場合、作業機１４は十分に圃場と接していると判断して、耕深制御を阻害しないように、ステップＳ２３０→ステップＳ２４０に処理を移行する。

以上の処理により、耕深の検出値が一定以上に達したならば、下降方向への油圧流量規制を解除する。これにより、具体的には作業機１４が下降して地表面と接触した後は下降方向の油圧流量の規制を解除することによって、速やかに耕深制御が最適な動作を行うことができる。また、作業機１４が確実に地表面と接地していることを確認できるため、下降時の減速を地表面との接触に至るまでに確実に行うことができる。また、地表面と作業機１４の接触を確認してから油圧流量制限の解除動作を行うため、その解除のタイミングをさらに最適化できる。

また、図２６に示す如くステップＳ２１０において耕深がＵ２以上であるか否かを判断する。これは、耕深制御が行われる最小の値Ｕ２に達しているか否かを判断する。例えば耕深センサ３７の変動が一定以下であると判断された場合でも、例えばポジションレバー２０によって上昇された状態でリヤカバー３６が静止している場合には耕深制御自体を行っていないため、制御が安定しているとは判断できないためである。なお、ここでは耕深センサ３７の状態によって耕深制御を行っているか否かの判別を行ったが、リフト角度センサ２３の値によって耕深制御の作業姿勢にあるか否かを判別しても良く限定するものではない。耕深センサ３７の値が、Ｕ２≦耕深センサ値＜Ｕ１である場合は、ステップＳ２１５で耕深の変動値がＮ（安定範囲Ｎ）以下に安定した状態が続いたか否かを判定し、安定した状態が続いたならばステップＳ２４０につながる規制解除モードの処理を行う。安定した状態が検出されない場合は、ステップＳ２２０における制御の動作速度を行うべくリフト角度に応じたモータ位置を継続する。

これにより、作業機１４の耕深を検出する手段に基づき、耕深の変動が一定値以下に収束した状態が設定時間以上続いた場合には昇降制御装置の下降方向の油圧流量を規制することを解除する。こうして具体的には、耕深制御の安定を確認してから下降方向への動作速度の規制を解除するため、耕耘作業開始時の制御が不安定になりやすい状態においては耕深制御の過剰な応答を防止することができ、作業精度をさらに向上させることができる。

図２７にステップＳ２１５における処理の詳細を示す。耕深変動値ｎは耕深センサ３７の検出値を時間で微分して演算される。定数Ｎは耕深変動値ｎをもとに耕深制御が安定したか否かを判定する閾値である。また、カウンタｔ３は耕深変動値ｎが閾値Ｎ以下であった時間を測定するカウンタである。また、定数Ｔは耕深制御が安定した時間が十分であるか否かを判定する閾値である。カウンタｔ３は上昇モード時（ステップＳ−３６）、モータ９５によるスプール９０ａに対する規制を解除する時（ステップＳ−２３０）にはリセットされる。本発明では説明を簡便にするためリフト角度、または耕深のいずれかにおいて下降減速モードを解除するか否かを判定したが、双方の条件を解除の条件にしても良く限定するものではない。

本発明の一実施例に係るトラクタ１の全体的な構成を示した右側面図。 トラクタ１の制御系に関するブロック図。 トラクタ１における油圧回路図。 トラクタ１のポジションリンク図（スプール９０ａが中立状態）。 トラクタ１の上昇操作時ポジションリンク図。 トラクタ１の下降操作時ポジションリンク図。 トラクタ１の耕深リンク図。 トラクタ１の耕深増加時の耕深リンク図。 トラクタ１の設定耕深量増加時の耕深リンク図。 トラクタ１のモータリンク図（スプール９０ａが中立状態）。 トラクタ１の上昇操作時のモータリンク図。 トラクタ１の下降操作時のモータリンク図。 トラクタ１のリンク機構の正面図。 制御系が行う一連の処理の一例を示したフロー図。 制御系が行う一連の処理の一例を示したフロー図。 図１４に示したフロー図における処理の詳細なフロー図。 図１４に示したフロー図における処理の詳細なフロー図。 図１４に示したフロー図における処理の詳細なフロー図。 制御装置６０が昇降装置下降処理時に対して決定する目標モータ位置を表したグラフ図。 制御装置６０が昇降装置上昇処理時に対して決定する目標モータ位置を表したグラフ図。 制御装置６０がモータ９５に出力するＰＷＭ出力量の一例を示したグラフ図。 トラクタ１がポジションリンクにより下降操作された時のポジションリンクとモータリンクとの関係を表すリンク図。 トラクタ１の第２実施例における制御系に関するブロック図。 トラクタ１の耕深検出手段の一例を示すシリンダケース側面図。 トラクタ１の第２実施例における制御系が行う一連の処理の一例を示したフロー図。 トラクタ１の第２実施例における制御系が行う一連の処理の一例を示したフロー図。 図２６に示したフロー図における処理の詳細なフロー図。

１ トラクタ
１４ 作業機
２０ ポジションレバー
２３ リフト角度センサ
３７ 耕深センサ
６０ 制御装置
９０ ポジション制御バルブ
９１ 第一連動リンク
９５ モータ
１００ 第二連動リンク
１０１ リンク機構
１０３ 第３連動リンク

Claims (6)

1. 機械的リンクの構成として、ポジションレバーリンク機構と、モータ制御リンク機構を併置し、該ポジションレバーリンク機構は、ポジションレバー（２０）に第一連動リンク（９１）を介してポジション制御バルブ（９０）のスプール（９０ａ）と連繋し、走行機体に支持された作業機（１４）を、前記ポジションレバー（２０）の操作位置に対応して、前記ポジション制御バルブ（９０）を切り換えて油圧アクチュエータを作動し、該作業機（１４）を昇降自在に制御し、更に、フィードバックするためのリンク機構（１０１）を介してリフトアーム（７）に連結されている手動作業機昇降機構とし、該モータ制御リンク機構は、該ポジション制御バルブ（９０）のスプール（９０ａ）をモータ連動リンク（１０３）を介して連繋した正逆転可能な電動モータ（９５）と、該電動モータ（９５）を操作する昇降操作手段に設けた昇降スイッチ（８１・８２）とを、制御装置（６０）と接続した構成とし、該モータ連動リンク（１０３）は直接にポジション制御バルブ（９０）のスプール（９０ａ）の位置を決定する連繋構造とし、前記電動モータ（９５）はポジションレバー（２０）の上昇方向に規制を解除し、下降方向に規制を持つ連繋構造とし、前記リフトアーム（７）の回動位置によって昇降高さを検出する手段（２３）を備え、前記電動モータ（９５）は前記ポジションレバー（２０）の位置に関わり無く、前記昇降高さを検出する手段（２３）の検出値に応じて、該ポジション制御バルブ（９０）の下降方向の油圧流量を規制する位置に動作することにより、作業機下降時の減速を可能としたことを特徴とする農用作業車の作業機昇降制御装置。
2. 請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の昇降高さを、前記リフトアーム（７）の回動位置によって検出する手段（２３）に基づいて検出し、昇降高さの検出値が一定値以下に達した場合、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除することを特徴とする農用作業車の作業機昇降制御装置。
3. 請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の昇降高さを、前記リフトアーム（７）の回動位置によって検出する手段（２３）に基づいて検出し、昇降高さの検出値が一定値以下に達した状態が設定時間以上続いた場合、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除することを特徴とする農用作業車の作業機昇降制御装置。
4. 請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の昇降高さを、前記リフトアーム（７）の回動位置によって検出する手段（２３）に基づいて検出し、昇降高さの検出値が一定値以下に達してかつ、昇降高さの変動が一定値以下に収束した状態が設定時間以上続いた場合には、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除することを特徴とする農用作業車の作業機昇降制御装置。
5. 請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の耕深を検出する手段であるリアカバー（３６）を回動位置を検出する手段（３７）を制御装置（６０）と接続し、耕深の検出値が一定値以上に達した場合には、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除することを特徴とした農用作業車の作業機昇降制御装置。
6. 請求項１記載の農用作業車の作業機昇降制御装置において、前記作業機（１４）の耕深を検出する手段であるリアカバー（３６）の回動位置を検出する手段（３７）を制御装置（６０）と接続し、耕深の変動が一定値以下に収束した状態が設定時間以上続いた場合には、前記電動モータ（９５）による下降方向への油圧流量規制を解除することを特徴とする農用作業車の作業機昇降制御装置。

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