JPH0561506U - 油圧回路における制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】油圧回路における油の温度が低い場合に温度が
高い場合に比べて油圧シリンダの作動程度が少なく変化
し、応答性が劣化するのを防止する。 【構成】油圧回路の油タンク内に設けた温度感知センサ
ー３７で油温度を検出する。温度感知センサー３７の入
力信号受けて、中央処理装置３３に予め記憶させた、油
温度と修正係数との関係式から、油圧シリンダ１７に指
令するパルス信号のデューティ比を、油の温度が低い場
合には、油温度の高い場合に比べて相対的に大きくなる
ように制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、農作業機の操向制御装置等に使用される油圧回路の制御装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、果樹園等における自動走行型の薬剤散布機（スピードスプレヤ）等 においては、作業経路に沿って地中に埋設した誘導ケーブルに交流電流を流し、 この誘導ケーブルから発生する交流磁界の強度の変化を走行車両の前部等に装着 した左右一対のピックアップコイル等の磁気センサーにて検出し、この誘導ケー ブルに対する走行車両の横ずれの大きさに対応して発生する左右一対の磁気セン サーでの出力値（電圧値）の差を取って、横ずれの大きさ（偏位量）と横ずれの 方向（右か左かの判別）とを求め、これらの検出結果から走行車両を誘導ケーブ ルに沿って走行するように、走行車両における操舵車輪の向きを油圧回路により 制御することが行われている（実開平２−８４９０９号公報参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

この先行技術で開示しているように、操舵を司る油圧シリンダを駆動するため の３方向制御弁の作動は、電磁ソレノイド、トルクモータ等の電気駆動回路のＯ Ｎ・ＯＦＦにて実行されるものである。通常、この電気駆動回路に付与するＯＮ ・ＯＦＦ信号は、パルス信号であって、このパルス信号のデューティ比（印加す る周期的なパルス列における繰り返し周期Ｔｐに対するパルス信号Ｔｄの比率（ ＝Ｔｄ／Ｔｐ））に比例して吐出油流量が制御弁から油圧シリンダに送られる。

【０００４】 ところで、一般的に、温度が低い場合には、その油の粘度が高く、温度が高く なるに従って粘度は低下する。従って、前記パルス信号のデューティ比を、温度 の高低に拘らず一定に設定した場合には次のような不都合が生じる。 即ち、温度が低くて油の粘度が高いと、温度が高くて粘度が低い場合に比べて 、油圧回路の各流通路における流動抵抗（圧力損失）が大きくなるから、所定の 操舵角度を実現すべく指令する制御信号としての所定のデューティ比のパルス信 号を与えても、操舵角度が少なく、また操舵制御の応答時間も長くなるというよ うに、温度の違いにより操舵制御の精度や応答性が異なることになるという問題 があった。

【０００５】 このような問題は、農作業機の操舵制御ばかりでなく、温度変化の激しい箇所 に設ける油圧回路について起こりうるものである。 本考案は、前記技術的課題を解決した油圧回路の制御装置を提供することを目 的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため、本考案では、油圧シリンダ等の油圧アクチェータを 駆動する方向制御弁の作動を、電気的駆動回路に対する電気パルス信号の付与に より実行するように制御してなる油圧回路における制御装置において、前記油圧 回路の油タンクに、その内部の油温を検出するための温度感知センサーを設け、 油温が上昇するのに応じて前記付与する電気パルス信号のデューティ比を相対的 に減少するように制御する制御手段を備えたものである。

【０００７】

【実施例】

次に本考案装置を自動走行型の薬剤散布機（スピードスプレヤ）を誘導するシ ステムに適用した実施例について説明する。スピードスプレヤの車体１の前部側 にハンドル３を備えた運転操作部２を有し、車体１には平面視略Ｌ字状の薬液タ ンク４とその後部に噴霧部５とを備えている。

【０００８】 噴霧部５は、車体１の下面を除く外周面に適宜間隔で半径外向きに臨ませた多 数の噴霧ノズル６と、その半径外向きに風を送る送風機７が装着され、前記噴霧 ノズル６は車体１の左右及び上面との３区画若しくは左右２区画ごとに噴霧の作 業を実行するように散布制御できるものである。 符号８，８は左右前輪、符号９，９は左右後輪であり、これらの４輪はエンジ ン１０からの動力が走行変速機構１１を介して各々伝達されて駆動できるいわゆ る４輪駆動型であり、エンジン１０からの動力を別の動力伝達機構１２を介して 送風機７を回転させ、また噴霧ノズル６に対する動力ポンプ１３を駆動させる。

【０００９】 ハンドル３付き操舵装置１４は、図３に示すような機械的または油圧系統を含 むパワーステアリング機構１５であり、このパワーステアリング機構１５は油圧 回路１６における複動式の油圧シリンダ１７にて作動し、油圧シリンダ１７が伸 長するとき、平面視Ｗ字状のベルクランク１８を介して後輪９，９を左向きに変 更すると共に、連結ロッド１９及び平面視Ｖ字状のベルクランク２０を介して前 輪８，８を左向きに変更する（油圧シリンダ１７が縮小するときには前後両輪と も右向きに変更される）というように、前後４輪とも同方向に向きを変えて左右 に回動変更できるいわゆる４輪操舵型である。

【００１０】 その油圧回路１６を図４に示し、符号２８は、自動操舵用の油圧シリンダ１７ に対する電磁ソレノイド式制御弁であり、符号２９は走行ブレーキ及びクラッチ 作動のための油圧シリンダ３０を制御する制御弁であり、これらは、油圧ポンプ ２２からの作動油送りの場合に前記手動操舵用の制御弁２３よりも上流から分岐 した油圧管３１に接続する。

【００１１】 手動操舵のときには、ハンドル３の回動角度に比例して制御弁２３を介して油 吐出量を送る油圧モータ２１から、前記ステアリング機構１５に取付く複動式の 油圧シリンダ１７に油を送り、自動操舵制御のときには油圧ポンプ２２から電磁 ソレノイド式制御弁２８を介して油圧シリンダ１７に作動油を送る。 符号２５は前輪８の操舵角度を検出できるポテンショメータ等の操舵角度セン サーであり、この場合、左右車輪の向き角度の平均値を求めて検出しても良い。

【００１２】 なお、前輪と後輪とを別々の油圧シリンダ式パワーステアリング機構を介して 連結して、前輪と後輪とを個別的に操舵制御するようにしても良い。 車体１の下面には、その前部に左右一対の磁気センサー２６ａ，２６ｂを設け る。この磁気センサー２６ａ，２６ｂは、導体をコイル状に巻いたピックアップ コイルであっても良いし、ホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子、磁気トラン ジスタであっても良く、後述する交流電流発生装置５３にて誘導ケーブル２７に 印加された適宜周波数の交流電流により、当該誘導ケーブル２７の周囲に発生す る交流磁界の強度を検出することができるものである。誘導ケーブル２７は果樹 園の作業経路である誘導経路に沿って形成した溝内に敷設するか、または地中に 埋設する。

【００１３】 なお、前記誘導ケーブル２７にパルス的に直流電流を流したり、直流電流にパ ルス信号を載せる等して交流磁界を発生させても良い。さらに、敷設する誘導ケ ーブル２７は、一本（単線）であっても良いし、左右に適宜隔てて平行状に敷設 する、いわゆるステレオ型であっても良い。誘導ケーブル２７の形状は通常の断 面円形のワイヤ状又は偏平な帯状であっても良い。

【００１４】 図５は操舵制御装置３２のブロック図を示し、マイクロコンピュータ等の中央 処理装置３３には、読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）３４及び読み出し専用メモリ （ＲＯＭ）３５が接続されている。 また、中央処理装置３３には、前記磁気センサー２６ａ，２６ｂからの検出信 号をＡ／Ｄ変換器３６，３６でデジタル信号に変換した後入力し、誘導ケーブル ２７の軸線に対する走行車両１の中心線の横ずれの偏位量や、走行車両の横ずれ 方向が左右いずれであるかを中央処理装置３３にて演算するのである。

【００１５】 つまり、一対の磁気センサー２６ａ，２６ｂの検出信号を演算すれば、車体の 前部における誘導ケーブル２７に対する横ずれの偏位量を求めることおよび横ず れの向き（右または左）を判別することができる。 なお、走行車両の前後に各々左右対の磁気センサーを設けて、前部対の磁気セ ンサーの検出・演算結果から前部操舵装置を作動する一方、後部対磁気センサー の検出・演算結果から後部操舵装置を作動するように構成しても良い。

【００１６】 符号３７は前記油圧回路１６における油タンク３８内に設けてその内部の油の 温度を検出するための温度感知センサー、符号３９は車体１の向きを地磁気にて 検出するための地磁気センサー、符号４０は薬液タンク４内の薬液レベル（水面 高さ）を検出するレベルセンサーで、該レベルセンサー４０は、薬液に触れる長 さに比例して電気抵抗値が変わる抵抗式、またはセンサーから液面までの距離に より、センサーから出る超音波の発射から受信するまでの時間を検出するレベル センサー等がある。また符号４１は噴霧時の薬液消費量を検出するための流量検 出センサーを示し、薬液タンク４から噴霧ノズル６までの流通管４２内に設けて 液の流通に応じて回転する回転タービン羽根の回転数を電磁ピックアップで検出 形式等がある。前述のセンサー類は中央処理装置３３におけるインターフエイス の入力端子に接続する。

【００１７】 中央処理装置３３におけるインターフエイスの出力端子には次のものを接続す る。即ち、薬液タンク４から噴霧ノズル６に薬液を送る動力ポンプ１３の駆動回 路４３と、流通管４２の途中に設けて液の流通量を調節し，遮断することが可能 な調節バルブ４４の駆動回路４５と、前記自動操舵用の制御弁２８の右操舵用電 磁ソレノイド２８Ｒの電気式駆動回路４６と左操舵用電磁ソレノイド２８Ｌの電 気式駆動回路４７と、前記薬液タンク４内の薬液レベルが最低になったとき、点 灯する表示ランプ４８と、車体１の走行ブレーキを作動させるアクチェータの駆 動回路４９と、エンジンの動力伝達を継断するクラッチを作動させるアクチェー タの駆動回路５０とを接続する。前記表示ランプ４８は車体１の上面に突出する 支柱５１の上端に設けると、車体１が監視者から遠く離れていても、薬液無し状 態を見分けることができて無駄な走行をするのを防止できる。

【００１８】 なお、噴霧部５からの薬液散布量を調節するための薬量調節バルブ４４の駆動 回路４５を無線操作機器にて遠隔操作できるように構成すれば、薬液散布のＯＮ ・ＯＦＦも実行できる。 この構成において、前記油タンク３８内の油の温度を温度センサー３７にて検 出する一方、中央処理装置３３の読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３５または読み 書き可能メモリ（ＲＡＭ）３４には、図６に示すように油の温度Ｔ（摂氏）と、 前記電気式駆動回路４６，４７に与える駆動パルス信号のデューティ比Ｄに対す る修正係数Ａ（Ｔ）との関係をテーブル化したマップを記憶させておく。この関 係式は、油の温度が低い場合には実際に電気式駆動回路４６，４７に与える駆動 パルス信号のデューティ比Ｄｔが大きく、油の温度が高くなるのに応じて前記デ ューティ比Ｄｔが小さくなるように修正するものであり、使用すべき作動油の種 類や、実現した油圧回路１６の応答特性等から実験的に求めたものであり、Ｄｔ ＝Ａ（Ｔ）×Ｄである。このＤは、前記左右一対の磁気センサー２６ａ，２６ｂ で検出した誘導ケーブル２７に対する横ずれ量が小さくなるように操舵制御する ときの操舵角度センサー２５とのずれ（偏差）に応じて演算した結果の操舵修正 指令量信号である。このように、修正して電気式駆動回路４６，４７に与える駆 動パルス信号のデューティ比Ｄｔを油の温度が低い状態のときよりも高い状態の ときの方が相対的に小さくなるように設定すれば、操舵制御においてステアリン グ機構による操舵角度やその制御応答性が温度の変化に拘らず略一定となり、制 御が安定するという効果を奏する。例えば、気温が低い冬季や早朝時の作業と、 温度が高い夏や連続運転により油温度が上昇した状態とで、操舵制御の精度が変 化したり、制御の応答性が変化する等の不都合を回避できる。

【００１９】 図１０は果樹園内の立木に薬液散布ができ、且つ車体１が走行出発点から出て ループ状に回航し、元の走行出発点に戻るような誘導経路Ｒ１を示す。 前記誘導経路Ｒ１に沿って各々誘導ケーブル２７を配設し、その始端と終端と を交流電流発生装置５３に接続する。この交流電流発生装置５３に対してバッテ リ（蓄電池）５４を電源とすると、長時間の使用によりバッテリ５４が著しく消 費され、再充電に時間か掛かるという問題がある。他方、山奥の地方のように商 業用交流電源を敷設したり発電機等の電源を使用することは設備費が掛かり過ぎ るという問題がある。そこで、太陽電池５５及びバッテリ５４を定電圧装置５６ を介して交流電流発生装置５３に接続し、薬剤噴霧作業中のバッテリ５４の消耗 を低減する。このバッテリ５４は前記作業が終了後、車体１に搭載して持ち帰り 、その走行中等において、または持ち帰り後商業電源を利用して充電すれば良い 。

【００２０】 また、中央処理装置３３に車速センサー５７の検出信号を入力し、走行変速機 構１１の油圧シリンダもしくはＤＣモータ等のアクチェータを作動させる駆動回 路５８に出力信号を出すように構成する。そして、図７、図８のフローチャート に従って、回行または直進の判別と走行速度の増減制御とを実行する。 図７はメインフローチャートで、スタート及び初期値設定に続き、ステップ７ ０１で操舵角度（θｎ）を検出し、回行開始の判別制御（ステップ７０２）から 、ステップ７０３で回行開始と判別するときには、前記走行変速機構１１のアク チェータに対する駆動回路５８に出力信号を出し、アクチェータにて所定の減速 段にシフトする（ステップ７０４）。この状態で暫く後、ステップ７０５で回行 終了判別制御を実行し、ステップ７０６で回行終了であると判断すると、元の直 進時に走行速度に戻す（ステップ７０７）のである。

【００２１】 図８は回行開始判別制御のサブルーチンフローチャートで、そのスタートに続 き、初期値設定で時間ｔ１＝０にセットした後タイマによるサンプリング時間長 さＴ１の計時を開始する（ステップ８０１、８０２）。操舵角度は、サンプリン グ時間長さＴ１中にＮ回サンプリングする。操舵角度（θｎ）は適宜時間間隔Δ ｔごと（サンプリング時間間隔Δｔ）に検出したｎ回目のものである。現在時間 ｔｎでの操舵角度（θｔｎ）を読み出し（ステップ８０３）、時間ｔ１＝０から ｔｎまでの操舵角度の積算を実行する（ステップ８０４）。 積算操舵角度（θＸ）＝Σ（θｔ１＋θｔ２＋θｔ３＋‥‥＋θｔｎ）である。

【００２２】 次いでステップ８０５でその積算操舵角度（θＸ）が右旋回であると判定する ための基準値（θＸＲ）より大きいか否かを判別し、（θＸ）＞（θＸＲ）（大 きい（yes ））ときには、右旋回中と判断し（ステップ８０６）、前記ステップ ７０４の減速走行制御を実行する。同様に、ステップ８０７で、前記積算操舵角 度（θＸ）が左旋回であると判定するための基準値（θＸＬ）より小さいか否か を判別し、（θＸ）＜（θＸＬ）（小さい（yes ））ときには、左旋回中と判断 し（ステップ８０８）減速走行制御を実行する（ステップ７０４）。

【００２３】 前記ステップ８０５及び８０７でいずれもnoのときには、時間ｔ１がサンプリ ング時間長さＴ１を越えたか否かを判別し（ステップ８０９）、越えないときに はステップ８０３の前に戻す。サンプリング時間長さＴ１を越えても前記ステッ プ８０５及びステップ８０７がnoであると直進中であると判別し（ステップ８１ ０）、リターンする。

【００２４】 同様に、回行終了であるか否かの判別では、減速走行に移った後に再度時間ｔ の計時を初期化して、前記図８のサブルーチンフローチャートを実行し（基準値 （θＸＲ）、（θＸＬ）は、回行開始判別のときと別の値に設定する）、直進と 判別すると、回行終了と判別すれば良いのである。このとき他磁気センサー３９ の検出結果を併用すると一層判断が確実となる。

【００２５】 次に薬液噴霧の制御について、図９及び図１０に基づいて説明する。 図１０におけるＬ１、Ｌ２‥‥Ｌｎは直進部分であり、且つ誘導経路に沿った左 右両側の果樹Ｋに対する噴霧作業区間であり、Ｌｃは車体１の回行部で、且つ噴 霧作業を実行しない区間であるとする。 図９は噴霧作業制御のサブルーチンフローチャートで、スタートに続き、作業 区間数をカウントするカウンタ値ｉをゼロにし、薬液タンク４内の薬液量Ｖｏを レベルセンサー４０で検出して記憶させる等の初期値を設定する（ステップ９０ １）。最初の直線の噴霧作業区間で直進しつつ噴霧作業を実行し（ステップ９０ ２）、噴霧消費薬液量Ｆを流量センサー４４で検出し、積算演算して積算値（Σ Ｆ）を求めて記憶する（ステップ９０３）。次いで前記図８の回行判別（ステッ プ９０４）で、回行区間であると判別するときには、前記カウンタ値ｉをインク リメントする（ステップ９０５）。そしてステップ９０６で、前記回行直後の薬 液タンク４内の薬液残量Ｖｉ（＝Ｖｏ−ΣＦ）を演算する。前記噴霧消費薬液量 Ｆを積算演算した結果の値（ΣＦ）は、１つの噴霧作業区間ごとに消費した薬液 量である。

【００２６】 そこで、ステップ９０７では、次の作業区間で噴霧作業するのに足りる薬液残 量があるか否かを判別する。即ち、回行後の時点で薬液タンク４内の薬液残量Ｖ ｉ＞ΣＦ＋αであれば、次作業区間の噴霧が可能と判断する。ここでαは、次の 噴霧作業区間の長さが前回より長い場合を想定して、薬液量に余裕があるように 設定した値である。前記ステップ９０７でno（薬液残量少ない）と判断するとき には、次の作業区間での噴霧作業を実行せずに走行停止し、且つ前記表示ランプ ４８を赤色で点灯させ、遠隔地の作業者に知らせる（ステップ９０８）。

【００２７】 前記ステップ９０７でyes のとき、即ち薬液残量Ｖｉが多ければ、次作業区間 の噴霧作業を実行すべく直進走行する（ステップ９０９）。なお次のステップ９ １０の判断で、薬液残量Ｖｉが所定値Ｌｂより少なくなれば、前記表示ランプ４ ８を黄色ランプで点滅させ、注意を喚起する（ステップ９１１）。その点滅の間 隔を、残量が少ない程頻繁にする等の制御を実行しても良い。

【００２８】

【考案の作用及び効果】

本考案では、油圧シリンダ等の油圧アクチェータを駆動する方向制御弁の作動 を、電気的駆動回路に対する電気パルス信号の付与により実行するように制御し てなる油圧回路における制御装置において、前記油圧回路の油タンクに、その内 部の油温を検出するための温度感知センサーを設け、この温度感知センサーで検 出した結果により、油温が上昇するのに応じて前記付与する電気パルス信号のデ ューティ比を減少するように制御する制御手段を備えたものであるので、温度が 低くて油の粘度が高いと、温度が高くて粘度が低い場合に比べて、油圧回路の各 流通路における流動抵抗（圧力損失）が大きくなっても、デューティ比を大きく することで油圧アクチェータに所定の制御量に作動させることができると共に、 制御の応答性を低下させることもない。

【提出日】平成３年７月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】 ハンドル３付き操舵装置１４は、図３に示すような機械的または油圧系統を含 むパワーステアリング機構１５であり、このパワーステアリング機構１５は油圧 回路１６における複動式の油圧シリンダ１７にて作動し、油圧シリンダ１７が伸 長するとき、平面視Ｗ字状のベルクランク１８を介して後輪９，９を左向きに変 更すると共に、連結ロッド１９及び平面視Ｖ字状のベルクランク２０を介して前 輪８，８を右向きに変更する（油圧シリンダ１７が縮小するときには前輪は左向 き、後輪は 右向きに変更される）というように、前後４輪ともに向きを変えて左 右に回動変更できるいわゆる４輪操舵型である。

【図面の簡単な説明】

【図１】薬剤散布機の側面図である。

【図２】薬剤散布機の平面図である。

【図３】操舵装置１４の概略平面図である。

【図４】操舵装置の制御油圧回路図である。

【図５】操舵制御装置の機能ブロック図である。

【図６】油の温度と修正係数との関係を示す図である。

【図７】メインフローチャートである。

【図８】回行判定のサブルーチンフローチャートであ
る。

【図９】薬液噴霧作業制御のサブルーチンフローチャー
トである。

【図１０】誘導経路の説明図である。

【符号の説明】 １ 車体 ３ ハンドル ６ 噴霧ノズル ７ 送風機 ８，８ 前輪 ９，９ 後輪 １０ エンジン １１ 走行変速機構 １２ 動力伝達機構 １３ 動力ポンプ １４ 操舵装置 １６ 油圧回路 １７ 油圧シリンダ ２２ 油圧ポンプ ２３ 制御弁 ２５ 操舵角度センサー ２６ａ，２６ｂ 磁気センサー ２７ 誘導ケーブル ２８ 自動操舵用制御弁 ３２ 操舵制御装置 ３３ 中央処理装置 ３７ 中央処理装置 ３８ 油タンク ４６，４７ 駆動回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧シリンダ等の油圧アクチェータを駆
   動する方向制御弁の作動を、電気的駆動回路に対する電
   気パルス信号の付与により実行するように制御してなる
   油圧回路における制御装置において、前記油圧回路の油
   タンクに、その内部の油温を検出するための温度感知セ
   ンサーを設け、油温が上昇するのに応じて前記付与する
   電気パルス信号のデューティ比を相対的に減少するよう
   に制御する制御手段を備えたことを特徴とする油圧回路
   における制御装置。