JPH0213304A - 対地作業機の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トラクタなどの走行車両（以下、単に車両と
よぶ）後部に取付けられた、ロータリ耕うん装置などの
対地作業機（以下、単に作業機とよぶ）の姿勢制御装置
に関するものであり、特に、前記作業機の水平制御にお
けるハンチング現象を抑え、精度良く水平制御を行わせ
るようにした対地作業機姿勢制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、トラクタなどの車両に作業機が取付けられた走
行作業車においては、作業機が、作業位置と非作業位置
との間で昇降可能であり、また前記車両に対し左右に傾
斜可能であるように、連結機構を介してトラクタ側に連
結されている。

この種の走行作業車では、耕うん作業等の作業条件に応
じて、作業機の対地姿勢を所望の姿勢に制御するため、
作業機を左右に傾斜させ、車両に対する作業機の姿勢を
制御（以下、水平制御という）しながら作業を行うよう
にしている。

前記水平制御の制御装置は、車両の対地左右傾斜角度の
検出結果に基づいて決定される車両に対する作業機の傾
斜角度目標値と、作業機を駆動する油圧アクチュエータ
の仲Ｍｆｆｌによって検出される車両に対する作業機の
左右方向の傾斜角度の現在値とを常時比較演算して作業
機を所望の対地姿勢に調整するように構成されている。

上記ｆＭ成の水平制御装置において、傾斜角度の目標値
は所定の幅の不感帯ををしている。そして、作業機の水
平制御は、作業機の傾斜角度の現在値が該不感帯の範囲
内に入るように行われる。

水平制御を精度良く行わせるためには、前記不感帯を小
さくするのが望ましい。一方作業機の動作の応答を良く
するためには、作業機の傾斜動作速度を速くするのが有
利である。この場合に、前記不感帯が小さいと、前記車
両が微少量だけ振れた場合でも、該微少量の振動を検出
して姿勢が修正されるようになるため、作業機の左右傾
斜動作が頬繁に行われ、ハンチング動作を起こし易くな
る。

特に、左右傾斜用油圧アクチュエータへの作動油供給圧
力が高い場合は、作業機の傾斜動作速度は速くなり、そ
の結果、前記左右の揺れが大きくなって操縦性に影響を
及ぼす場合もあり得る。したがって、このようなハンチ
ング動作の影響を減少するためには、前記不感帯はある
程度大きく設定せざるを得なくなり、水平制御の精度に
悪影響を及ぼす場合があり得る。

上記問題点に対して、水平動作を停止する場合の目標値
に対する不感帯設定範囲を、水平動作が開始される場合
の不感帯設定範囲よりも小さくして、上記問題点の影響
を軽減しようとする提案がなされている（特開昭５９−
１６００４号公報）。

また、油圧アクチュエータの作動が停止されてから設定
時間経過するまでは、前記油圧アクチュエータの作動が
停止される以前の作動方向とは反対方向への作動を不能
にするという技術も提案されている（特開昭５８−９７
７０８号公報）。

（発明が解決しようとする課題） 」二記した従来の技術は、次のような問題点を有してい
た。

前者の提案では、水平動作が開始される場合の不感帯設
定範囲は依然として大きく設定せざるを得ないために、
水平制御が必要な状況下において、速やかに油圧アクチ
ュエータの制御バルブに信号を出力できないという問題
点が残っていた。

また、後者の提案においては、油圧アクチュエータの作
動が停止されてから前記設定時間が経過する以前に車両
が大きく傾斜した場合、設定時間か経過するまでは油圧
アクチュエータの動作が禁止されているため、前記大き
な傾斜に対して作業機の動作を速やかに追従させられな
いという問題点があった。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（課題を解決するための手段および作用）前記の問題点
を解決するために本発明は、傾斜センサで検出された車
両の対地左右姿勢データをもとに、駆動機構を作動させ
て作業機を所望の対地姿勢に保持する制御を行う対地作
業機の姿勢制御装置において、前記傾斜センサおよび車
両に対する作業機の相対角度を検出するセンサの出力に
基づいて前記駆動機構のストローク目標値を演算する手
段と、該ストローク目標値に対する前記相対角度の偏差
算出手段と、該偏差が予定の範囲内であることを検出す
る手段と、前記駆動機構の作動停止を検出する検出手段
と、前記駆動機構の作動停止後、前記ＩＱｍが予定範囲
内の値であることを前提として該駆動機構の作動停止を
予定時間たけ継続させる手段とを具備した点に特徴があ
る。

上記構成を有する本発明においては、傾斜センサで検出
される車両の対地左右姿勢が予定の範囲以下で微少に変
化した場合は、作業機を左右に傾斜させる駆動機構を予
定時間停止させておく。そして、前記予定時間内であっ
ても、傾斜センサで検出される車両の対地姿勢が予定値
を越えて大きく変化した場合は、直ちに前記駆動機構を
作動可能な状態にし、作業機を傾斜させて前記車両の対
地姿勢変化に追従させることができる。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第５図は本発明を適用する走行作業車の側面図、第６図
は該走行作業車後部に連結された作業機と連結機構部の
要部を示す斜視図である。

同図において、車両１には、連結機構部２を介して、耕
うん用ロータなどからなる作業機３が連結されている。

作業機３は、トップリンク４および、左右一対のロアー
リンク５，６からなる三点リンク機構を介して、車両１
に連結されている。

また、車両１側には油圧アクチュエータ７と、該シリン
ダ７によって駆動されるリフトアーム８゜９が取付けら
れている。

ロアーリンク５，６は、それぞれリフトロッド１０．１
１を介してリフトアーム８，９に接続されているので、
作業機３は油圧アクチュエータフの伸縮動作によって、
昇降される。

さらに、前記リフトロッド１１は伸縮自在な油圧アクチ
ュエータ１３て構成されており、該油圧アクチュエータ
１３の伸縮動作によって、作業機３は車両に対して左右
に傾斜される。

車両１には、左右傾斜量を検出する傾斜センサで構成さ
れる水平センサ１２が設けられ、リフトロッド１１には
、前記油圧アクチュエータ１３の伸縮量を検出する直線
動作型ポテンショメータで構成されるストロークセンサ
１４が設けられている。

そして、車両１がローリングしても、作業機３は地面に
対して水平、または水平から所定の角度を有した対地姿
勢に保持されるように、水平センサ１２によって検出さ
れた車両１の傾きの程度に応じて、伸縮量をストローク
センサ１４により監視しながら、油圧アクチュエータ１
３を駆動制御できるようにしている。

作業機３が地面に対して、水平から所定の角度を有して
保持されるように制御する場合は、設定つまみ（図示し
ない）により所定値を設定し、前記水平センサ１４の検
出値を該所定値により補正することで達成できる。

リフトアーム８，９には、そのリフト角度を検出する回
転型ポテンショメータで構成されるリフトセンサ１５が
設けられており、そのセンサ出力に応じて作業機３の非
作業位置への上昇および作業位置への下降の制御を行わ
せることができる。

一方、作業機３側には、該作業機３が作業位置にあると
き、地面をならって、耕うんの深さに応じて開度θが変
化するピラー１６が設けられている。ピラー１６の開度
θは、ロッド１６Ａを介してピラーセンサ（角度センサ
）１６Ｂによって検出される。そして、ピラーセンサ１
６Ｂの出力に応じて、前記油圧アクチュエータ７を駆動
し、耕うんの深さを設定値に保持させる、耕深制御をす
ることができる。

車両１には操縦者の座席１７が設けられ、該座席の横位
置には作業機３の昇降を手動によって制御する操作スイ
ッチ１８が設けられている。

第１図に、このような走行作業車における水平制御の機
能ブロック図を示す。

同図において、ストロークセンサ１４で検出された油圧
アクチュエータ１３のストローク現在値と、水平センサ
１２で検出された車両１の対地傾斜角度とがストローク
目標値演算手段１９に入力される。該ストローク目標値
演算手段１９では作業機３を所望の対地左右姿勢に制御
するために必要な、油圧アクチュエータ１３のストロー
ク目標値が算出される。

バルブ駆動部２１では、該ストローク目標値およびスト
ローク現在値の大小に基づいて左傾斜バルブ２３および
右傾斜バルブ２４に駆動信号を出力し、油圧アクチュエ
ータ１３を伸縮させる。

偏差算出手段２０では前記ストローク目標値に対するス
トローク現在値の偏差が求められ、算出された偏差は比
較手段２２に入力される。比較手段２２に人力された偏
差は、比較値設定ＲＯＭ２５に格納されている値Δθと
比較される。該偏差算出手段２０はバルブオン時間検出
手段２６から出力されるバルブオン時間“０゛の検出信
号に応答して動作する。

バルブオン時間検出手夕２６では、前記バルブ駆動部２
１から前記バルブ２３．２４に出力される駆動信号のオ
ン時間が“０゛か否かの検出が行われ、検出結果が“０
”であれば検出信号が出力される。該バルブオン時間に
ついては後述する。

該バルブオン時間検出手段２６の検出信号は、出力禁止
手段２８．カウンタ２７および前記偏差算出手段２０に
入力される。該検出信号が入力されると、出力禁止手段
２８はバルブ駆動部２１から前記バルブ２３．２４への
駆動信号の出力を停止させる。

カンウタ２７では前記検出信号に応答して、所定周期で
出力されるクロックパルス信号をカウントする。そして
、該クロックパルスのカウント値が予定の値に達すると
、該カウンタ２７から出力禁止手段２８に出力禁止解除
信号が出力され、バルブ駆動部２１は前記バルブ２３．
２４に駆動信号を再び出力できる状態に復帰される。

なお、前記比較手段２２の比較結果によって、前記偏差
が比較値Δθより大と判断された場合にも、前記出力禁
止手段２８によるバルブ駆動部２１の出力禁止状態は解
除される。

以上を要約すれば、本実施例では、バルブ駆動部２１か
ら出力されるバルブオン時間が“０”の場合、すなわち
、作業機３が目標値まで傾斜して傾斜動作が停止された
場合に出力禁止手段２８が作動し、予定時間だけ出力禁
止状態が維持される。

但し、予定時間内であっても、比較手段２２の比較結果
によっては前記出力禁止状態が解除され、バルブ駆動部
２１は出力可能な状態に復帰される。

次に、第４図を参照して前記左傾斜バルブ２３および右
傾斜バルブ２４のオン時間の説明をする。

同図のタイムチャートに示すように、前記バルブ２３お
よび２４は、オン・オフ動作が繰返され間欠動作をして
いる。作業機３の傾斜動作速度は、該バルブ２３．２４
のオン時間デユーティ比によって制御される。

従って、各周期ｆにおけるオン時間ＯＮの比率が大きい
ほど、オン時間が連続した動作に近くなるので、油圧ア
クチュエータ１３の平均的な駆動速度は速（なり、オン
時間ＯＮの比率が小さくなると、間欠動作は顕著となり
、油圧アクチュエータ１３の平均的な駆動速度は遅くな
る。

ストローク目標値にストローク現在値が近くなっでくる
と、別に設定されているオン時間計算値テーブルに従っ
て計算されるオン時間デユーティ比は小さくなり、油圧
アクチュエータの駆動速度が低下されるようにしである
。

次に、第２図および第３図のフローチャートを参照して
、本実施例の制御フローを詳細に説明する。第２図は水
平制御全体のフローチャートを示し、第３図は第２図に
フローを示したルーチンに対し、２ミリ秒毎に割り込ん
で処理される左右バルブ出力処理ルーチンのフローチャ
ートを示す。

第２図において、ステップＳ１では水平センサ１２で検
出された車両１の対地傾斜角度がストローク目標値演算
手段１９に人力される。ステップＳ２ではストロークセ
ンサ１４で検出された車両１に対する作業機３の傾き（
ストローク現在値）が、ストローク目標値演算手段１９
に人力されるステップＳ３では、前記ストローク目標値
演算手段１９においてストローク目標値が計算されるス
テップＳ４では、バルブ駆動部２１において前記ストロ
ーク目標値およびストローク現（に値の大小比較が行わ
れる。

該ステップＳ４において、ストローク目標値がストロー
ク現在値より大であればステップＳ５に進んで左傾斜バ
ルブ２３のオン時間が計算される。

一方、ストローク目標値がストローク現在値より小であ
れば、ステップＳ８に進んで右傾斜バルブ２４のオン時
間が計算されて、図示しないＲＡＭに記憶される。

ステップＳ５およびＳ８でＪ１°算されたオン時間と、
予め設定されている周期【とが、それぞれステップＳ７
およびＳＩＯにおいて図示しないカウンタにセットされ
る。

前記油圧アクチュエータ１３は該オン時間と周期ｆ　（
カウンタのカウント値）に従って駆動される。

なお、ステップＳ６およびＳ９は割込み禁止処理を示し
、後述する左右バルブ出力処理ルーチン。　　は該ステ
ップＳ６およびＳ９では割込めない。な、　　お、この
割込み禁止はステップＳ？、ＳＩＯの通過後は直ちに解
除される。

次に、左右バルブ出力処理のフローを説明する。

第３図において、制御起動時は出力禁止フラグ、および
左右オンフラグは、“θ″になっている。

まず、ステップＳｌｌにおいてステップＳ５で計算され
た左傾斜バルブ２３のオン時間およびステップＳ８で計
算された右傾斜バルブ２４のオン時間がいずれも“０“
であるか否かの判断を行い、油圧アクチュエータ１３が
作動を停止しているか否かを検出する。

該ステップＳｌｌの判断が否定であった場合、すなわち
油圧アクチュエータ１３が作動していると判断された場
合はステップＳ１２に進む。

ステップ１１２の出力禁止フラグの判別は、上述のよう
に起動時、０“になっているのでステップＳ１３に進む
。

ステップＳ１３では、左右オンフラグに“１“がセット
される。

ステップＳ１４では、カウンタ２７でカウントアツプさ
れた出力禁止タイマの値を“０゛にセットし、ステップ
５１００に進んで通常の処理通りに油圧アクチュエータ
１３を駆動する。

油圧アクチュエータ１３が作動している間は、前記ステ
ップＳｌｌからステップＳ１４までの処理が行われ、油
圧アクチュエータ１３が作動を停止すると、ステップＳ
ｌｌからステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では左右オンフラグの判別が行われる。

ステップＳ１３において左右オンフラグには“１″がセ
ットされているので、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、左右オンフラグに“０”がセット
され、出力禁止フラグに“１″がセットされる。

ステップＳ１？では出力禁止フラグの判別が行われる。

出力禁止フラグはステップＳ１６で“１”がセットされ
たので、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、カウンタ２７で、割込み処理回数
がカウントアツプされる。この処理自体が２ミリ秒毎に
行われるので、ここでは、カウントアツプするだけで時
間のカウントができる。

ステップＳ２２では、前記カウント値と予定の値Ｔとが
比較される。カウント値が予定値Ｔを超過するまでは、
ステップＳ２５に移行して前記左傾斜バルブ２３および
右傾斜バルブ２４のオン時間を“０”にしてバルブ出力
を停止させる。

カウント値が予定値Ｔを超過すると、ステップＳ２２か
らステップＳ２３に進んで、出力禁止フラグに“０″が
セットされ、さらに、ステップＳ２４で出力禁止タイマ
に“０′がセットされる。

ステップＳ２５で左右オン時間が“０”にされると、そ
の割込み処理１回については油圧アクチュエータ１３が
駆動されない。そして、初回の割込み処理におけるステ
ップＳｌｌでは再びステップＳ５およびＳ８で計算され
たオン時間に基づき判断がなされる。

車両１の対地ノこ右姿勢が変動すると、ストローク目標
値が変動し、該ストローク目標値に対するストローク現
在値の偏差が生ずる。その結果、該偏差に応じたバルブ
オン時間が計算されるので、バルブ２３．２４を駆動さ
せるためのオン時間は“０”でなくなる。

バルブオン時間が０”でなくなるとステップＳｌｌの判
断は否定となって、ステップＳ１２に移行する。前記カ
ウント値が予定値Ｔに達していなければ、出力禁止フラ
グはステップＳ１７で“１゛にセットされたままであり
、ステップＳ１２からステップ３１ｇに進む。

ステップＳ１８では、ストローク目標値に対するスＩ・
ローフ現在値の偏差りが算出される。

ステップＳ１９では、前記偏差りがＲＯＭ値Δθより大
きいか否かの判断が行われる。誼ステップＳ１９の判断
が肯定ならば、ステップＳ２０において出力禁止フラグ
に“０”がセットされる。

ステップＳ１９の判断が否定ならばステップＳ２１にジ
ャンプする。

このように、車両１の対地左右姿勢が変動した場合、予
定の値Δθより該変動量が大きければ、カウンタ値が予
定値Ｔに達していなくても、出力禁止フラグに“Ｏ″を
セットして、出力禁止を解除できる。

なお、制御起動時に左傾斜バルブ２３および右傾斜バル
ブ２４のオン時間が“Ｏ＃の場合は、ステップＳｌｌか
らステップＳ１５に進み、ステップＳ１６をスキップし
てステップＳ１５からステツプＳ１７に進む。そして、
ステップＳ１７からステップＳ２５に進んで、オン時間
を“Ｏ”にする。し、たがって、油圧アクチュエータ１
３は駆動されないので作業機３は傾斜されない。

本実施例によれば、」二連の説明から明らかなように、
左傾斜バルブ２３および右傾斜バルブ２４のオン時間が
０“であることを−旦検出すると、車両１の対地左右姿
勢の変動がｒ定の値Δθ以下であることを前提に、予定
時間Ｔが経過するまでは、前記オン時間か“０“に維持
され油圧アクチュエータ１３は駆動されない。

そして、車両１の対地左右姿勢の変動が予定の値６０以
上になると、直ちにこの変動に追従するための制御が行
われる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば次のよ
うな効果が達成できる。

（１）油圧アクチュエータの停止後は、車両の対地左右
姿勢が所定範囲で小さく変動する限りにおいては、予定
の時間内は該変動に油圧アクチュエータが追従しないの
で、ハンチングが防止できる。

（２）作業機の傾斜動作が停止している状態において、
車両の対地左右姿勢が所定範囲以上に大きく変動した場
合は、該変動に速やかに追従できる。

（３）油圧アクチュエータが小きざみにオン動作されな
いので、車両に乗っている作業者に不快感を与えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御装置のブロック図
、第２図は水平制御のフローチャート、第３図は左右バ
ルブ出力処理のフローチャート、第４図はオン時間のタ
イムチャート、第５図は走行作業車の側面図、第６図は
走行作業車後部に連結された作業機および連結部の斜視
図である。 １・・・走行車両、２・・・連結機構部、３・・・対地
作業機、１２・・・水平センサ、１３・・・油圧アクチ
ュエータ、１４・・・ストロークセンサ、１９・・・ス
トローク目標値演算手段、２０・・偏差算出手段、２１
・・・バルブ駆動部、２２・・・比較手段、２３・・・
左傾斜バルブ、２４・・・右傾斜バルブ、２５・・・比
較値設定ＲＯＭ、２６・・バルブオン時間検出手段、２
７・・・カウンタ 代理人　弁理士　平木通人　外１名 第　　　２　　　図 第　　３　　図（その１） 第　　３　　図（その２） 第　　　４　　　図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）傾斜センサで検出された車両の対地左右姿勢デー
   タをもとに、駆動機構を作動させて作業機を所望の対地
   姿勢に保持する制御を行う対地作業機の姿勢制御装置に
   おいて、前記傾斜センサおよび車両に対する作業機の相
   対角度を検出するセンサの出力に基づいて前記駆動機横
   のストローク目標値を演算する手段と、該ストローク目
   標値に対する前記相対角度の偏差算出手段と、該偏差が
   予定の範囲内であることを検出する手段と、前記駆動機
   構の作動停止を検出する検出手段と、前記駆動機構の作
   動停止を検出後、前記偏差が予定の値以下であることを
   前提に該駆動機構の作動停止を予定時間だけ継続させる
   手段とを具備したことを特徴とする対地作業機の姿勢制
   御装置。