JP6891247B2 - 対地作業装置のための昇降制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、走行作業車の車体に昇降機構を介して連結された対地作業装置のための昇降制御装置に関する。
前述のような走行作業車の一例である農用トラクタにおいては、対地作業装置の昇降位置を任意に設定するための昇降操作レバーと、この昇降操作レバーによる設定された昇降位置に昇降機構を介して対地作業装置を昇降させる制御装置が備えられている。さらに、対地作業装置の上限位置を設定する上限位置手段が備えられており、制御装置は、昇降操作レバーによって設定される昇降位置にかかわらず、対地作業装置がその上限位置を超えることがないように昇降機構を制御する。
上記のような制御装置では、エンジンを停止操作した後に作業者が不測に上限設定手段を操作し、上限位置が実際のリフトアームの位置によって規定される対地作業装置の高さより低くなってしまった場合、エンジンの始動時に対地作業装置が上限位置まで下降する可能性がある。このため、特許文献1による昇降制御装置では、エンジンの始動操作時において、昇降機構のリフトアームの位置によって規定される対地作業装置の位置が上限位置手段によって設定されている上限位置よりも上側となっていた場合、当該上限位置まで対地作業装置が下降することを阻止する機能が備えられている。この機能により、エンジンの始動操作時において、対地作業装置の位置が上限位置よりも上であっても、対地作業装置が下降することが防止される。
特開平9−9716号公報
操作者が、エンジンの始動操作前に、いきなり対地作業装置の高さを調整することはまれである。しかしながら、作業走行中などでは、対地作業装置の上限を調整する必要性は頻繁に生じる。特許文献1による技術を流用すれば、作業走行中などで、上限を下方側に再設定しようとした折に、設定しようとする上限が実際の対地作業装置の高さを下回ってしまうと、昇降機構に対する制御機能が停止するという不都合が生じる。
このような実情に鑑み、本発明の課題は、不測に対地作業装置が下降することを避けながらも、上限の再設定ができるだけ操作者の意思通りに行われる昇降制御装置を提供することである。
走行作業車の車体に昇降機構を介して連結された対地作業装置のための、本発明による昇降制御装置は、前記対地作業装置の高さを検出して高さ検出信号を出力する高さセンサと、操作者によって操作される上限設定用入力操作デバイスと、前記高さ検出信号に基づく前記対地作業装置の高さ、及び前記上限設定用入力操作デバイスからの操作入力信号によって設定される前記上限位置をディスプレイに表示するための昇降制御画面を生成する画面データ生成部とを備え、前記昇降制御画面は、前記対地作業装置に関する操作画面から構成され、前記昇降制御画面には、昇降速度の設定値を示す横棒グラフ状の昇降速度表示メータを含む昇降速度表示領域と、耕深深さの設定値を示す横棒グラフ状の耕深深さメータを含む耕深深さ表示領域と、スリップ量の設定値を示す横棒グラフ状のスリップ量表示メータを含むスリップ量表示領域と、を含み、前記昇降速度表示領域と、前記耕深深さ表示領域と、前記スリップ量表示領域とが、上下方向に並んで配置されている
上記構成において、前記昇降速度の設定値を増加させる昇降速度増加スイッチと前記昇降速度の設定値を減少させる昇降速度減少スイッチとが、横並びの状態で、かつ、前記昇降速度表示領域に隣接して設けられ、前記耕深深さの設定値を増加させる耕深深さ増加スイッチと前記耕深深さの設定値を減少させる耕深深さ減少スイッチとが、横並びの状態で、かつ、耕深深さ表示領域に隣接して設けられ、前記スリップ量の設定値を増加させるスリップ量増加スイッチと前記スリップ量の設定値を減少させるスリップ量減少スイッチとが、横並びの状態で、かつ、前記スリップ量表示領域に隣接して設けられていると好適である。
また、上記構成において、前記対地作業装置に関する操作画面は、設定値を全体のパーセントで示す数値が表示されると好適である。
本発明による昇降制御装置の基本的な制御の流れを説明する模式図である。 本発明による昇降制御装置を搭載した走行作業車の一例であるトラクタの側面図である。 アームレスト操作装置の平面図である。 アームレスト操作装置に配置された多機能操作具の斜視図である。 トラクタに装備されている制御系で本発明に特に関する機能を示す機能ブロック図である。 ディスプレイに表示される昇降制御画面の一例を示す画面図である。
本発明の具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて本発明を特徴付けている基本的な上限設定制御の流れを説明する。
図1で示された昇降制御装置では、昇降操作具の操作変位に基づく操作入力信号(図1ではδで示されている)に応答して昇降機構23が制御され(#01)、この昇降機構23によって対地作業装置22の対地高さが決定される(#02)。対地作業装置22の対地高さは、高さセンサ901によって検出される(#03)。高さセンサ901からの高さ検出信号(高さ検出値)は対地作業装置22の実高さ(図1ではdで示されている)に対応している。対地作業装置22の上昇を昇降最大ストローク以下に制限するために、運転者等の操作者によって操作される上限設定用入力操作デバイスUSDが備えられている。この上限設定用入力操作デバイスUSDからの操作入力信号(図1ではULで示されている)に基づいて対地作業装置22の上限位置を設定する上限管理部71がこの昇降制御装置には構築されている(#04)。
対地作業装置22の機械的な昇降範囲(最大昇降ストローク)を示すために、最降下位置と最大上昇位置とを両端とする横棒グラフが画面データ生成部81によって生成される昇降制御画面に含まれている。昇降制御画面は、画面データ生成部81から出力される昇降制御画面データに基づいて、運転席の近傍に配置されるディスプレイに表示される(#05)。この横棒グラフは、対地作業装置22の実高さを境界として2分割されており、図1の例では、塗りつぶされた左側領域が対地作業装置22の上昇度を示しており、右側領域が、上昇余裕度を示している。つまり、対地作業装置22の高さと上限位置とが最大昇降ストロークに対する割合で高さ目盛バーとしての横棒グラフに示されている。さらに、この横棒グラフには(図1では横棒グラフ上側縁)、上限設定用入力操作デバイスUSDからの上限操作信号(図1ではULで示されている)によって規定される上限が下向き矢印で示されている。なお、横棒グラフに代えて、縦棒グラフ、円弧状グラフなど他の表示形態を用いてもよい。また、上限を示す識別子としては、下向き矢印以外に種々の記号や文字やイラストを用いてもよい。
この昇降制御装置には、特定条件が成立する場合には、上限位置の設定を禁止する設定禁止部72が備えられている。この特定条件は、操作入力信号によって設定される上限位置が高さ検出信号に基づく対地作業装置22の高さより低いことである。特定条件が成立しない限り、上限設定用入力操作デバイスUSDからの操作入力信号に基づく上限設定が許可される(#06)。特定条件が成立すると、当該操作入力信号による上限位置の設定は禁止され、その代わりに、上限位置は高さ検出信号に基づく対地作業装置22の実高さに設定される(#07)。
設定禁止部72の機能を、図1の下半分に示された、それぞれ2つの枠で囲まれた制御イラストを用いて詳しく説明する。設定禁止部72は、操作入力信号によって設定される上限位置が高さ検出信号に基づく対地作業装置22の高さ以上の場合、上限設定許可フラグを発行する。また、設定禁止部72は、操作入力信号によって設定される上限位置が高さ検出信号に基づく対地作業装置22の高さより低い場合、上限設定禁止フラグを発行する。上限設定許可フラグが発行されていると、上限設定用入力操作デバイスUSDからの上限操作信号は、上限管理部71で許可され、その上限の新たな設定が有効となる。上限設定禁止フラグ発行されていると、上限設定用入力操作デバイスUSDからの上限操作信号は、上限管理部71で無視され、実際に設定される上限位置は、高さ検出信号に基づく対地作業装置22の高さ(実高さ)に対応する位置となる。
次に、本発明による昇降制御装置の具体的な実施形態を説明する。図2は、この昇降制御装置を搭載した走行作業車の一例であるトラクタの側面図である。このトラクタは、前輪2aと後輪2bとによって支持されているトラクタの車体1の前部にエンジン20が搭載され、エンジン20の後方にトランスミッション3が搭載されている。車体1の後方には対地作業装置22としてロータリ耕耘装置が昇降機構23を介して昇降自在に装備されている。このトラクタは四輪駆動型であり、エンジン20の動力は、トランスミッション3に内装された変速機構を介して駆動輪として機能可能な前輪2a及び後輪2bに伝達される。さらに、エンジン20の動力は、トランスミッション3から後方に突き出しているPTO軸24を介して対地作業装置22にも伝達される。エンジン20はボンネット21によって覆われている。ボンネット21の後方かつトランスミッション3の上方でキャビン10が車体1に支持されている。
キャビン10の内部は運転空間として機能し、その前部には、前輪2aの操向操作を行うステアリングハンドル11が、その後部で、左右一対の後輪フェンダ15の間には、運転座席12が配置されている。運転座席12の側方から前方にかけて、多機能操作具5を有するアームレスト操作装置4が設けられている。アームレスト操作装置4の前方には運転者に種々の情報を視覚的に報知するディスプレイ13が設けられている。このディスプレイ13はタッチパネル13A(図3参照)を通じて入力操作が可能なものであり、運転者による各種操作入力を受け入れることができる。
図3から理解できるように、アームレスト操作装置4は、平面視において、前領域4a、中間領域4b、後領域4cに区分けすることができる。後領域4cには腕を載せる、クッション性のあるアームレスト台40が設けられている。前領域4aのほぼ左半分に、後で詳しく説明する、多機能操作具5が設けられている。前領域4aのほぼ右半分には、操作スイッチ群9として、第1操作スイッチ群9aと第2操作スイッチ群9bとが配置されている。中間領域4bにも、操作スイッチ群9として、左から、第3操作スイッチ群9c、第4操作スイッチ群9d、第5操作スイッチ群9eが配置されている。各操作スイッチ群9には、ボタン、スイッチ、ダイヤル、レバー、ジョイスティックなどの各種の型式で形成される操作スイッチが設けられている。本発明に関係するものは、第3操作スイッチ群9cに属している、対地作業装置22の作業位置(耕耘深さ)をセットするセットダイヤル91である。このセットダイヤル91を回動操作することで、対地作業装置22の作業位置さを調整することができる。
図4に示されているように、多機能操作具5はアームレスト台40の左側の前端領域に配置され、揺動軸P1周りで揺動可能に支持されている。この多機能操作具5は、トラクタの走行状態及びトラクタに装備された対地作業装置22の状態を制御するために用いられる。多機能操作具5は、実質的には、グリップ本体5Aと揺動体5Bとからなる。揺動体5Bは、揺動軸P1周りで揺動するアーム部材として形成されている。揺動体5Bの揺動中立位置から、揺動体5Bを前方方向(UP)に揺動させること(アップシフト)で車両を増速させ、後方方向(DOWN)に揺動させること(ダウンシフト)で車両を減速させるように構成されている。
グリップ本体5Aは、揺動体5Bの自由端部側に設けられている。図4に示すように、グリップ本体5Aは、右側領域、ここではほぼ右側半分領域に形成された握り部50と、左側半分領域に形成された延長部51とからなる。握り部50の下端縁の少なくとも一部に、外方に突き出した舌片が小指球載せ55として形成されている。
グリップ本体5Aには、握り部50を握った手の指で操作可能な操作スイッチ群500が配置されている。操作スイッチ群500には、走行に関する操作スイッチ群に属するシャトルボタン501、変速比固定ボタン503、変速補助ボタン505、シャトル補助ボタン506、及び作業に関する操作スイッチ群に属する昇降ボタン502、2つの油圧制御スイッチ507、508などが含まれている。変速補助ボタン505及びシャトル補助ボタン506は、握り部50を握った手の人差し指または中指で操作可能に配置され、その他は握り部50を握った手の親指で操作可能に配置されている。
昇降ボタン502は、ここでは耕耘装置である対地作業装置22を昇降機構23の動作を通じて昇降させる昇降操作具として機能する。昇降ボタン502の上部502aを押すことで対地作業装置22は上昇し、昇降ボタン502の下部502bを押すことで対地作業装置22は下降する。
トランスミッション3における変速段の切り替え(シフトアップ、シフトダウン)は握り部50の揺動軸P1周りの揺動操作によって行われる。このトランスミッション3には主変速装置と副変速装置とが備えられている。副変速装置の切り替えを伴わない、主変速装置だけの変速段の切り替え操作は、変速補助ボタン505を押さなくとも有効であるが、副変速装置の切り替えを伴う変速段の切り替え操作は、変速補助ボタン505を押さなければ無効となるように構成されている。さらに、シャトル補助ボタン506を押すとともにシャトルボタン501のシャトル上向き矢印の箇所を押すことでトラクタは前進状態に切り替えられ、シャトル補助ボタン506を押すとともにシャトルボタン501の下向き矢印の箇所を押すことでトラクタは後進状態に切り替えられる。
図5には、このトラクタに装備されている制御系が機能ブロック図の形態で示されている。この制御系において、主にコンピュータプログラムによって実現される機能を構築している機能部を演算制御装置800として示しているが、この区分けは、あくまで説明目的であり、実際の制御系の構築に当たっては、自由に分割、統合が可能である。演算制御装置800は車載LANなどによってデータ伝送可能に他のユニットと接続されている。
そのようなユニットとして、例えば、機器制御ユニット801、入力信号処理ユニット802、報知処理ユニット803などが挙げられる。また、演算制御装置800の内部においても、各機能部や機能ユニットは車載LANやその他のデータ伝送路と通じてデータ伝送可能に接続されている。
機器制御ユニット801は、エンジン20、トランスミッション3、対地作業装置22などに備えられた各種動作機器に対して動作信号を与えて、その動作を制御する。入力信号処理ユニット802は、入力インターフェースの機能を有し、多機能操作具5や操作スイッチ群9や状態検知センサ群900からの信号を入力して、この制御系の各機能部に転送する。多機能操作具5が有する各種操作入力機能として、ここでは昇降ボタン502が示されている。この昇降ボタン502は図4に示すように、上昇操作部(図5では記号UPが付与されている)と下降操作部(図5では記号DNが付与されている)を備えている。状態検知センサ群900にも各種センサが含まれており、その一つが、対地作業装置22の高さを検出する高さセンサ901である。報知処理ユニット803は、入出力インターフェースの機能を有し、ディスプレイ13への画像信号やスピーカ14への音声信号、あるいはタッチパネル13Aからの操作入力信号を処理する。
図5で例示された演算制御装置800には、走行制御ユニット6、作業制御ユニット7A、作業走行支援ユニット7B、表示制御ユニット8などが含まれている。
走行制御ユニット6は、機器制御ユニット801を介して、トランスミッション3を構成する主変速装置や副変速装置に変速制御指令を出力して主変速装置と副変速装置との変速段の組み合わせによる車両変速比を作り出す。
作業走行支援ユニット7Bは、一部の作業走行の自動化や、状態検知センサ群900からの信号に基づいて案内や警報など、運転者に対する報知を管理する。
作業制御ユニット7Aは、多機能操作具5が有する作業用の操作ボタンからの信号や作業用の操作スイッチ群9からの信号に基づいて昇降機構23及び対地作業装置22の制御を行う。作業制御ユニット7Aは、図1を用いて説明された上限設定制御に関する基本的な機能を全て実現するように構成されている。このため、作業制御ユニット7Aには、昇降制御部70、上限管理部71、設定禁止部72が構築されている。昇降制御部70は、昇降操作具として機能する昇降ボタン502からの操作入力信号に基づいて、昇降機構23に対する制御データを生成し、機器制御ユニット801を介して対地作業装置22の昇降を制御する。昇降制御部70は、操作スイッチ群9からの操作入力信号に基づいて対地作業装置22の昇降速度を調整する機能も有する。上限管理部71及び設定禁止部72の機能は図1を用いて説明した通りである。
表示制御ユニット8は画面データ生成部81を備えており、画面データ生成部81で生成された画面データを報知処理ユニット803に送ることにより、ディスプレイ13に所望の画面が表示される。図6には、対地作業装置22に関する操作画面である昇降制御画面が示されている。この昇降制御画面をディスプレイ13(図3参照)に表示させるための昇降制御画面データは画面データ生成部81で生成される。
この昇降制御画面の左半分には、上から順に、状態表示アイコン表示領域101、昇降状況表示領域102、昇降速度表示領域103、後進深さ表示領域104、スリップ量表示領域105が配置されている。この昇降制御画面の中央右寄りには、増減ボタン表示領域110が配置されている。さらに、昇降制御画面の右端には、各種スイッチ表示領域120が配置されている。
昇降状況表示領域102には、図1で模式的に説明した横棒グラフ状の昇降高さ表示メータ102aと、上限表示シンボル102b、作業位置(耕耘高さ)シンボル102cが表示されている。昇降高さ表示メータ102aの左端が下降側の昇降ストローク端を示し、右端が上昇側の昇降ストローク端を示している。対地作業装置22の実高さは塗りつぶしで表されている。同時に、その実高さを昇降ストロークに対するパーセントで示すための数値が昇降高さ表示メータ102aの右側に表示されている。上限表示シンボル102bには上限指針が付加されており、この上限指針で昇降ストロークにおける上限位置が示されている。上限表示シンボル102bの横には、上限を昇降ストロークに対するパーセントで示すための数値が表示されている。作業位置シンボル102cの横にも作業位置を昇降ストロークに対するパーセントで示すための数値が表示されている。また、上限表示シンボル102bの横並びで、増減ボタン表示領域110には、上限の位置を設定する上限設定用入力操作デバイスUSDとして機能する上限設定スイッチ111が配置されている。この上限設定スイッチ111は、上限増加スイッチ111aと上限減少スイッチ111bとからなるソフトウエアスイッチであり、これらを押すことにより、タッチパネル13Aが反応して、上限の位置を調整することができる。
さらに、昇降状況表示領域102を指で直接タッチすることで上限を設定するタッチ操作機能を追加してもよい。このタッチ操作機能は、上述した上限設定スイッチ111の代わりでもよいし、あるいは上述した上限設定スイッチ111とともに用いてもよい。具体的には、上限表示シンボル102bに対するタッチによって、タッチ操作機能が起動し、昇降高さ表示メータ102aに対してタッチした位置を新たな上限位置とする2タッチ構成が採用可能である。このようなタッチ操作では、実高さより下の位置をタッチする可能性があるため、本発明による実高さ以下に上限が設定されないという規制は特に重要となる。また、上述の2タッチ構成に代えて、昇降高さ表示メータ102aにタッチしながら横にずらすこと(スワイプ操作)で上限高さを設定できる構成を採用してもよい。
昇降速度表示領域103、後進深さ表示領域104、スリップ量表示領域105にも、それぞれ、設定値を示す横棒グラフ状の表示メータ103a、104a、105aが配置されている。またそれらの右側にはその設定値を全体のパーセントで示す数値が表示されている。さらに、その設定値を調整する増減スイッチ113、114、115も配置されている。
上限減少スイッチ111bを押すことで、上限を下げていき、その上限が実高さを下回ると、設定禁止部72の機能により、実高さを下回った分は無視される。つまり、上限減少スイッチ111bの押し操作を続けたとしても、上限は実高さのところで停止する。このことを利用して、実高さ付近に上限を設定する場合には、上限減少スイッチ111bを押し続け、上限を実高さのところで停止させてから、上限増加スイッチ111aを押し操作して、所望の位置に上限を設定することが可能である。
〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態では、昇降状況表示領域102は、昇降速度表示領域103、後進深さ表示領域104、スリップ量表示領域105と同じ画面に配置されていたが、ディスプレイ13のサイズなどの理由で、見えにくい場合は、昇降状況表示領域102だけが1つの表示画面に占める専用画面が生成されてもよい。
(2)上述した実施形態で採用された、ソフトウエアスイッチで構成された上限設定スイッチ111に代えて、アームレスト操作装置4などに設けられるハードウエアスイッチとして上限設定スイッチ111を用意してもよい。また、ソフトウエアスイッチとハードウエアスイッチの両方を用意してもよい。
(3)ディスプレイ13は、アームレスト操作装置4とは別に、異なる位置に配置されてもよい。また、複数のディスプレイ13を備えて、互いにミラーリングするようにしてもよい。
(4)図5で示された機能ブロックは、説明目的で記載されているだけであり、それらの各機能ユニットは、任意に統合することまたは任意に分割することが可能である。特に、演算制御装置800に構築されている各機能部は、互いにソフトウエア的に連係しているので、実際にはその機能は重なり合っている場合は多い。図5で示した機能部は、模式的に示しているに過ぎず、ここで、その機能の区分けを限定しているわけでない。
本発明による走行作業車は、トラクタ以外、田植機、コンバインなどの農用作業車、あるいはフロントローダなどの建設土木作業車などに適用可能である。
1 :車体
4 :アームレスト操作装置
5 :多機能操作具
5A :グリップ本体
5B :揺動体
6 :走行制御ユニット
7A :作業制御ユニット
8 :表示制御ユニット
13 :ディスプレイ
13A :タッチパネル
22 :対地作業装置
23 :昇降機構
70 :昇降制御部
71 :上限管理部
72 :設定禁止部
81 :画面データ生成部
101 :状態表示アイコン表示領域
102 :昇降状況表示領域
102a :昇降高さ表示メータ
102b :上限表示シンボル
102c :作業位置シンボル
102c :シンボル
111 :上限設定スイッチ
111a :上限増加スイッチ
111b :上限減少スイッチ
502 :昇降ボタン
502a :上部
502b :下部
800 :演算制御装置
801 :機器制御ユニット
802 :入力信号処理ユニット
901 :高さセンサ
USD :上限設定用入力操作デバイス

Claims (3)

  1. 走行作業車の車体に昇降機構を介して連結された対地作業装置のための昇降制御装置であって、
    前記対地作業装置の高さを検出して高さ検出信号を出力する高さセンサと、
    操作者によって操作される上限設定用入力操作デバイスと、
    前記高さ検出信号に基づく前記対地作業装置の高さ、及び前記上限設定用入力操作デバイスからの操作入力信号によって設定される上限位置をディスプレイに表示するための昇降制御画面を生成する画面データ生成部とを備え、
    前記昇降制御画面は、前記対地作業装置に関する操作画面から構成され、
    前記昇降制御画面には、
    昇降速度の設定値を示す横棒グラフ状の昇降速度表示メータを含む昇降速度表示領域と、
    耕深深さの設定値を示す横棒グラフ状の耕深深さメータを含む耕深深さ表示領域と、
    スリップ量の設定値を示す横棒グラフ状のスリップ量表示メータを含むスリップ量表示領域と、
    を含み、
    前記昇降速度表示領域と、前記耕深深さ表示領域と、前記スリップ量表示領域とが、上下方向に並んで配置されている昇降制御装置。
  2. 前記昇降速度の設定値を増加させる昇降速度増加スイッチと前記昇降速度の設定値を減少させる昇降速度減少スイッチとが、横並びの状態で、かつ、前記昇降速度表示領域に隣接して設けられ、
    前記耕深深さの設定値を増加させる耕深深さ増加スイッチと前記耕深深さの設定値を減少させる耕深深さ減少スイッチとが、横並びの状態で、かつ、耕深深さ表示領域に隣接して設けられ、
    前記スリップ量の設定値を増加させるスリップ量増加スイッチと前記スリップ量の設定値を減少させるスリップ量減少スイッチとが、横並びの状態で、かつ、前記スリップ量表示領域に隣接して設けられている請求項1に記載の昇降制御装置。
  3. 前記対地作業装置に関する操作画面は、設定値を全体のパーセントで示す数値が表示される請求項1又は2に記載の昇降制御装置。
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