JPH0340084Y2

JPH0340084Y2 -

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Publication number: JPH0340084Y2
Application number: JP1982175762U
Authority: JP
Priority date: 1982-11-20
Filing date: 1982-11-20
Publication date: 1991-08-23
Also published as: JPS5981306U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はトラクタに連結されるロータリ、プラ
ウ、排土板、或いは走行車輌に連結される田植機
等の作業機の角度制御装置に関する。

近時、作業機の角度制御装置の開発が進んでい
る。これは基準面に対する作業機の左右方向傾倒
角度を検出し、基準面に対して作業機が常に一定
の傾倒角度となるように制御して作業を行わせる
ようにしたものであるが、本考案は斯かる角度制
御装置の制御精度及び安定性の向上を図つたもの
である。

すなわち、角度制御においては、圃場の基準面
に対して、基準面の状況に対応して、迅速にぴつ
たりと追従するのが望ましいが、単に検出傾斜角
と対応するある特定の設定値との大小の判断のみ
によつて、作業機角度調節の駆動速度を変更する
だけでは、精度のより、なめらかで迅速な追従を
得ることは困難であつた。また、ある特定の設定
値を決定することが当業者もしくは作業者におい
ても判断がむずかしいものであつた。

そこで本案装置においては、ロータリ２が水平
状態から大きく傾倒している場合にはロータリ２
を早急に水平状態として追従性の向上を図り、そ
こから、段階的に水平状態にするための駆動速度
を水平との傾斜度の差に対応させて変更してい
き、傾斜度の差の小さい、水平状態から小さく傾
倒している場合にはロータリ２を緩やかに移動さ
せて安定性の向上を図つたものである。

以下本考案を、その実施例を示す図面に基づい
て詳述する。

第１図は本考案に係る作業機の角度制御装置
（以下本案装置という）を装備し、作業機として
ロータリをその後部に装着したトラクタの一部破
断左側面図、第２図はその要部平面図である。図
において１はトラクタ本体、２はその後部に装着
されたロータリであり、該ロータリ２は１本のト
ツプリンク２０及びその左、右下方の２本のロワ
リンク２１，２１を介してトラクタ１後側に昇降
自在に取付けられている。即ちトツプリンク２０
の前端は油圧リフト１０後側にトツプリンクヒン
ジ２２を介して連結支持されており、ロータリ２
前端の中央上方部にトツプリンク２０後端を連結
支持し、ロータリ２の前端両側に各ロワリンク２
１，２１後端を連結している。

油圧リフト１０には左右一対のリフトアーム１
１，１１基端が連動連結されており、左側のリフ
トアーム１１の先端には連結ロツド２４の上端を
連結している。連結ロツド２４はターンバツクル
にて伸縮可能となつており、その下端を左側のロ
ワリンク２１の中程に連結している。右側のリフ
トアーム１１の先端寄りの位置にはリフトロツド
２５の上端を連結し、その下端に油圧シリンダ２
６を一体連設し、該油圧シリンダ２６のピストン
ロツド２８を右側のロワリンク２１の中程に連結
してあり、油圧リフト１０の駆動によりリフトア
ーム１１，１１が共動してロータリ２全体を昇降
させ、また油圧シリンダ２６のピストンロツド２
８の進退駆動によりロータリ２の左右方向傾倒角
度を変更させるようになつている。この実施例に
おいてはロータリ２は水平状態となるように制御
される。

油圧シリンダ２６の後方には、ロータリ２の傾
倒限検出機構３０が設けられている。傾倒限検出
機構３０は第３図に示すように円筒状のシリンダ
３１の上端をリフトアーム１１の後端に連結して
あり、該シリンダ３１に、その下端を右側のロワ
リンク２１に連結したロツド３２の上端部が摺動
自在に内嵌されていて、ロータリ２の右側の高さ
に応じてロツド３２の嵌入量が変化するようにな
つている。シリンダ３１には、ロツド３２の上端
にて押圧されて作動し、油圧シリンダ２６のピス
トンロツド２８の退入、進出限界位置を規制する
常開のリミツトスイツチ３３、常閉のリミツトス
イツチ３４が夫々上、下に適幅隔離して装着され
ており、後述するようにロータリ２が上方に位置
した場合に、上側のリミツトスイツチ３３が作動
若しくは下側のリミツトスイツチ３４が非作動に
なつたときには、ピストンロツド２８を退入若し
くは進出させてその上端をリミツトスイツチ３
３，３４間に位置させるようになつている。

左側の連結ロツド２４はターンバツクルにてそ
の長さを変更し得るようになつており、ロータリ
２の左右方向傾倒角度の微調節が可能となつてい
る。

ロータリ２のロータリカバ１６上面中央には、
円筒状をした傾斜角センサ４０が設けられてお
り、鉛直線に対するその軸心の傾倒角度に応じた
信号を出力する。第４図は傾斜角センサ４０のハ
ウジング内部の構造を示す斜視図であり、図中４
４，４４，…はフオトトランジスタよりなる受光
素子、４５，４５，…はLEDよりなる発光素子
であつて、各５個が等ピツチで上下に配列され、
機体の前後方向に対向するように円筒型ケースの
内面に固定されている。これらの発、受光素子対
向間隔間には遮光板４２が左右方向への揺動自在
にその上端にて枢支されている。遮光板４２の枢
支軸４１にはオイルダンパ４３が装着されてお
り、傾斜角センサ４０、又はロータリ２の傾倒角
度が変化した場合に遮光板４２が鉛直になつて直
ちに停止するよに遮光板４２の揺動を抑制してい
る。遮光板４２は受光素子４４，４４，…、発光
素子４５，４５，…の対向する高さ位置に５ビツ
ト分の遮光窓４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，
４２ｅが下側から上側に開設されており、受光素
子４４，４４，…の受光、遮光状態が最下側のも
のから2⁰，2¹，2³，2³，2⁴となるように各遮光窓
の周長及び位相を定めてある。これにより受光素
子４４，４４，…の５ビツトの出力は傾斜角セン
サ４０の傾斜角度を表すBCD（Binary Coded
Decimal）信号を出力することになる。なお傾斜
角センサ４０としては、このように傾斜角をデジ
タル信号として出力するものに限らずアナログ号
として出力するものであつてもよい。

第５図はロータリ２の左右方向傾倒角度制御を
行う油圧シリンダ２６の駆動制御のための油圧回
路図であり、油圧シリンダ２６と油圧ポンプＰと
の間には電磁弁Ｖが介装されている。電磁弁Ｖは
４ポート３位置切換型の方向制御弁であり、その
ソレノイドSuが励磁されると電磁弁ＶはＵの位
置となつて油圧ポンプＰからの圧油は油圧シリン
ダ２６のピストンロツド進出側油室に供給され、
他方の油室の圧油はタンクに還流されて油圧シリ
ンダ２６のピストンロツド２８が進出し、ロータ
リ２の右側が下降する。またソレノイドSdが励
磁されると電磁弁Ｖはｄの位置となつて油圧シリ
ンダ２８のピストンロツド退入側油室に圧油が送
給され、他方の油室の圧油はタンクに還流されて
油圧シリンダ２６のピストンロツド２８は退入
し、ロータリ２の右側が上昇する。

第６図は本案装置の要部電子回路図である。図
において６７は負極をボデイアースしたバツテリ
であり、その正極はキースイツチ７８を介してマ
イクロコンピユータ５０の入出力インターフエー
ス５２の給電端子a₃に連なつている。マイクロコ
ンピユータ５０は、CPU（中央処理装置）５１、
入出力インターフエース５２、RAM（ランダム
アクセスメモリ）５３、ROM（読出し専用メモ
リ）５４等よりなる。入出力インターフエース５
２の多数の入力ポートa₁〜a₉には各種スイツチ等
が接続されており、入力ポートa₁〜a₂には、手動
操作によりロータリ２の左右方向傾倒角度の変更
を行う際に操作されて作動する手動スイツチ６
８，６９が夫々接続されており、手動スイツチ６
８又は６９の作動により入力ポートa₁又はa₂はハ
イレベルとなつて後述する出力ポートb₁又はb₂か
らハイレベル信号が出力され、ロータリ２の右側
が上昇（又は下降）するようになつている。入力
ポートa₃は前述の如く、キースイツチ７８を介し
てバツテリ６７の正極に連なる給電端子となつて
いる。

入力ポートa₄，a₅に論理判断回路６６の二つの
出力、即ち油圧シリンダ２６のピストンロツド２
８の上昇、下降指令信号が夫々与えられている。
論理判断回路６６は、傾斜角センサ４０が検出し
たロータリ２の傾倒角度によりピストンロツド２
８の上昇、下降指令信号を発するものである。即
ち傾斜角センサ４０のBCD出力信号は増幅器６
１にて増幅され、次いでコード変換器６２にて純
２進コードに変換され、この純２進コードを論理
判断回路６６に入力している。傾斜角センサ４０
は2⁵＝32通り（“０”〜“31”）の信号を発する
が、ロータリ２が水平で、遮光板４２の中央部が
発光素子４４，４４，…、発光素子４５，４５，
…の対向間隔にある状態では信号“15”又は
“16”を出力し、ロータリ２の右側が下降した状
態では遮光板４２が受光素子４４，４４，…、発
光素子４５，４５，…に対して右け偏つた状態と
なつて信号“０”〜“14”を出力し、反対にロー
タリ２の右側が上昇した状態では信号“17”〜
“31”を出力し、論理判断回路６６は“０”〜
“14”出力のときに油圧シリンダ２６のピストン
ロツド２８の上昇指令信号として入力ポートa₄を
ハイレベルとし、“17”〜“31”の時に下降指令
信号として入力ポートa₅をハイレベルとし、
“15”，“16”のときにその出力をローレベルとす
る。６５は２桁の表示器であつて、前記“０”〜
“31”の数値を表示するためのものであり、コー
ド変換器６２の出力はデコーダ６３にて「日」の
字のセグメント表示に適した信号に変換され、ド
ライバ６４を介して表示器６５に与えられる。

入出力インターフエース５２の入力ポートa₆に
はポジシヨンコントロールレバースイツチ７１が
接続されており、ポジシヨンコントローラレバー
１４がロータリ２ををその上限近くまで上昇させ
るべき位置に操作されたときに閉路し、入出力イ
ンターフエース５２の入力ポートa₆をローレベル
として後述するようにロータリ２の角度制御を禁
じて、ロータリ２を左右方向傾倒角度が所定の範
囲内となるように制御する。

入力ポートa₇，a₈には前記常閉のリミツトスイ
ツチ３４、常開のリミツトスイツチ３３が夫々接
続されており、夫々の閉路にて入力ポートa₇，a₈
をローレベルとし、これがローレベルとなつた場
合にはロータリ２が左右の傾倒限に達したとして
それ以上の油圧シリンダ２６のピストンロツド２
８の駆動を行わせない。

入力ポートa₉にはロータリ２の自動角度制御を
行わせる自動スイツチ７２が接続されており、該
スイツチ７２の作動により入力ポートa₉がローレ
ベルとなる。

一方、入出力インターフエース５１の出力ポー
トb₁，b₂の出力は夫々ANDゲート７４，７５の
一入力端子に接続されており、また出力ポートb₃
はパルス発振器７３に接続されていて、パルス発
振器７３は出力ポートb₃からの出力がハイレベル
である場合に連続信号又はパルス信号を出力し、
該パルス発振器７３の出力がANDゲート７４，
４５の他入力となつている。マイクロコンピユー
タ５０はロータリ２の右側上昇の指令を出力ポー
トb₁からのハイレベル信号にて、またロータリ２
の右側下降の指令を出力ポートb₂からのハイレベ
ル信号にて出力し、これらの指令信号と合せて出
力ポートb₃もハイレベルとする。ANDゲート７
４，７５の出力は夫々スイツチ回路７６，７７に
与えられていて、各スイツチ回路７６，７７のオ
ンによりソレノイドSu、Sdが夫々励磁される。

パルス発振器７３は論理判断回路７９の出力に
よつて発振時定数に切換え、デユーテイ比の異な
るパルスを４段階に切換えて発生し得るようにな
つている。論理判断回路７９にはコード変換器６
２が出力する純２進コードが入力されており、そ
の入力信号が“12”〜“14”、“17”〜“19”のと
きにはパルス発振器７９の発するパルス信号デユ
ーテイ比を１／４、“８”〜“11”、“20”〜“23”
のときには同じくデユーテイ比を１／３、“４”
〜“７”、“24”〜“27”のときにはデユーテイ比
を１／２、“０”〜“３”、“28”〜“31”のとき
にはデユーテイ比を２／３とすべく所定の信号パ
ルス発振器７９に与えている。パルス発振器７９
の発するパルス信号のデユーテイ比が大きい程、
ANDゲート７４，７５の出力もそのデユーテイ
比が大となるから、この出力にて退入，進出され
る油圧シリンダ２６のピストンロツド２８の駆動
速度が速くなり、逆にデユーテイ比が小さい程そ
の駆動速度が低くなる。

欺かる構成の本案装置を搭載したトラクタは次
のように使用され動作する。キースイツチ７８を
オンするとマイクロコンピユータ５０は制御を開
始し、まずポジシヨンコントロールレバー１４を
操作してロータリ２を適当な位置まで下降させ
る。これによりポジシヨンコントロールレバース
イツチ７１は開路し、ロータリ２の自動角度制御
が可能な状態となり、自動スイツチ７２を閉路し
て傾斜角センサ４０による自動水平角度制御を行
わせる。即ちロータリ２による耕耘作業を開始
し、ロータリ２が右下がり（又は右上がり）の状
態になると傾斜角センサ４０出力は“０”〜
“14”（又は“17”〜“31”）の値となり、入出力
インターフエース５２の出力ポートa₄又はa₅がハ
イレベルとなり、マイクロコンピユータ５０は入
出力インターフエース５２の出力ポートb₃とb₁又
はb₂からハイレベルの信号を発する。この場合、
パルス発振器７３の発するパルス信号のデユーテ
イ比は、ロータリ２の傾倒角度の大小に対応して
大小となつている。即ち、ロータリ２の傾倒角度
が小さく、傾斜角センサ４０の出力信号が“12”
〜“14”（又は“17”〜“19”）の場合には、論理
判断回路７９は、パルス発振器７３の発するパル
ス信号のデユーテイ比を１／４とする指令信号を
発し、また傾斜角センサ４０の出力信号が“８”
〜“11”（又は“20”〜“23”）の場合には同じく
デユーテイ比を１／３とする指令信号を、さらに
“４”〜“７”（又は“24”〜“27”）ときにはデ
ユーテイ比を１／２とする指令信号を、さらにま
たロータリ２の傾倒角度が大きく、傾斜角センサ
４０の出力信号が“０”〜“３”（又は“28”〜
“31”）の場合にはデユーテイ比を２／３とする指
令信号を発し、パルス発振器７３は夫々のデユー
テイ比にてパルス信号を発する。これにより、
ANDゲート７４又は７５の出力もパルス発振器
７３の発するパルス信号と同じデユーテイ比のパ
ルス信号となり、ソレノイドSu（又はSd）が断続
駆動され、油圧シリンダ２６のピストンロツド２
８が断続的に退入（又は退出）して、ロータリ２
の右側が上昇（又は下降）し、この上昇（又は下
降）は傾斜角センサ４０の出力が“15”又は
“16”になるまで行われて、ロータリ２を水平状
態とする。このように本案装置においては、ロー
タリ２水平状態から大きく傾倒している場合には
ロータリ２を早急に水平状態として追従性の向上
を図り、反対に水平状態から小さく傾倒している
場合にはロータリ２を緩やかに移動させて安定性
の向上を図つている。

この間の傾斜角センサ４０の出力は表示器６５
にて監視される。

一方、ポジシヨンコントロールレバー１４を操
作してロータリ２を適当な位置まで上昇させる
と、ポジシヨンコントロールレバースイツチ７１
がオンして入力ポートa₆はローレベルとなりマイ
クロコンピユータ５０は入力ポートa₇，a₈の状
況、即ちロータリ２の左右方向傾倒角度状態を監
視し、入力ポートa₇又はa₈のみがローレベルにな
つていると、出力ポートb₁又はb₂からハイレベル
信号が出力され、また、出力ポートb₃はハイレベ
ルとなりパルス発振器７３は連続信号を出力し、
ソレノイドSu（又はSd）が連続励磁されて、ロー
タリ２の右側を、両入力ポートa₇，a₈がハイレベ
ルになるまで上昇（又は下降）させる。これには
ロータリ２を上方の退避位置として走行する場合
に、ロータリ２の左右方向傾倒角度がある程度以
上大きくなつていると、旋回時等にトラクタ本体
１が転倒するので、これを回避するようにしたも
のである。

なお、上述の実施例においてはロータリ２を水
平となるように制御する構成にしたが、これに限
るものでなく、所定の設定角度に制御する構成と
してもよい。

以上詳述したように本考案は、伸縮駆動手段の
伸縮により作業機の左右方向傾倒角度を変更する
作業機と本機との連結部材を設けるとともに、基
準面に対する作業機の左右方向の傾倒角度を検出
する傾斜角センサを設けて、作業機の左右方向傾
倒角度が所定角度となるように前記検出手段の検
出結果に基いて前記連結部材の伸縮駆動手段を制
御する構成とし、前記検出手段の検出結果と所定
角度との差を演算する手段を設けるとともに、そ
の差に対応させて駆動手段の制御用の信号を変更
する手段を設けることにより、該伸縮駆動手段の
駆動速度を、段階的に変更するように構成したこ
とから、以下の作用効果を奏する。

検出した傾倒角度を所定角度になすように作
業機の傾きを調節する上、両者の差を演算しそ
の大きさに応じた段階的な速度で作業機の傾き
調節の駆動をするので精細な制御が自動的にロータリ２が水平状態から大きく傾倒してい
る場合にはロータリ２を早急に水平状態として
追従性の向上を図り、そこから、段階的に水平
状態にするための駆動速度を水平との傾斜度の
差に対応させて変更していき、傾斜度の差の小
さい、つまり、水平状態から小さく傾倒してい
る場合にはロータリ２を緩やかに移動させて安
定性の向上を図ることができる。

したがつて、ゆるやかな変化を有する圃場で
は作業機は速やかに制御されて追従性が向上
し、通常レベルの圃場では追従面の変化量に応
じた細かい追従速度制御ができるとともに圃面
の凹凸が激しい荒れた圃場では作業機は緩やか
に制御されてその安定性が向上する等、本考案
は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案装置を装備し、ロータリを後部に
装着したトラクタの一部破断左側面図、第２図は
その要部平面図、第３図はロータリの傾倒限検出
機構の縦断面図、第４図は傾斜角センサの内部の
模式的斜視図、第５図は本案装置の要部油圧回路
図、第６図はその制御系の電子回路のブロツク図
である。１……トラクタ、２……ロータリ、１１……リ
フトアーム、２０……トツプリンク、２１……ロ
ワリンク、２４……連結ロツド、２６……油圧シ
リンダ、２８……ピストンロツド、３０……傾倒
限検出機構、３３，３４……リミツトスイツチ、
４０……傾斜角センサ、４２……遮光板、４４…
…受光素子、４５……発光素子、５０……マイク
ロコンピユータ、６６，６７……論理判断回路、
７３……パルス発振器、Ｖ……電磁弁、Su，Sd
……ソレノイド。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

伸縮駆動手段の伸縮により作業機の左右方向傾
倒角度を変更する作業機と本機との連結部材を設
けるとともに、基準面に対する作業機の左右方向
の傾倒角度を検出する傾斜角センサを設けて、作
業機の左右方向傾倒角度が所定角度となるように
前記検出手段の検出結果に基づいて前記連結部材
の伸縮駆動手段を制御する構成とし、前記検出手
段の検出結果と所定角度との差を演算する手段を
設けるとともに、その差に対応させて駆動手段の
制御用の信号を変更する手段を設けることによ
り、該伸縮駆動手段の駆動速度を、段階的に変更
するように構成したことを特徴とする作業機の角
度制御装置。