JPH0613612Y2 - 作業機の角度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はトラクタに装着されるロータリ、プラウ等の作
業機の角度制御装置に関する。

例えば第５図（イ）に示すようにトラクタ１に装着され
るロータリ耕耘作業機２においては、そのリヤカバ21を
耕耘後の圃面に摺接させてリヤカバ21とロータリカバ22
との角度差αを捉えることにより耕深を検出してロータ
リ２の高さ位置を変更し、耕深を一定とする耕深制御を
行うようになっている。しかしながら第５図（ロ）に示
すように、軟弱地盤においてはトラクタ１が沈下し、ロ
ータリ２はトラクタ１に対して通常の耕耘作業時よりも
上方位置とされて作業が行われる。ロータリ２はトラク
タ１に対して３点リンク機構により装着されているため
に上方位置とされると、若干前方が下方に傾斜した状態
となるため、前述の第５図（イ）の場合と耕深が同一で
あっても、リヤカバ21とロータリカバ22との角度差βは
小さくなり、角度差はα≠βとなって正確な耕深量が得
られず耕深制御に誤差が生じるという不都合があった。

本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、作業
機が前後方向に常に水平となるように設定して耕深量を
検出することで耕深制御精度の向上を図った作業機の角
度制御装置を提供することを目的とする。

本考案に係る作業機の角度制御装置は、本機に対し昇降
可能に連結された作業機において、作業機の前後方向傾
倒角度を変更すべく伸縮する油圧シリンダと、作業機の
前後方向傾倒角度の検出手段と、作業機の作業深さを設
定する設定器と、作業機の作業深さ検出手段と、前記前
後方向傾倒角度の検出手段による検出結果に基き前記油
圧シリンダを伸縮させて作業機を前後方向の水平とする
手段と、前記作業深さ検出手段による検出結果に基き作
業機を昇降させて作業機の作業深さを設定値とする手段
とを備えることを特徴とする。

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図は本考案に係る角度制御装置（以下本案装置とい
う）を搭載し、後部に作業機としてロータリ２を装着し
たトラクタの一部破断左側図面、第２図はその要部平面
図である。図において１はトラクタ本体であり、連結部
材である左，右一対のロワリンク12,12及び複動型の液
圧シリンダ、例えば油圧シリンダ11にて構成したトップ
リンクからなる３点リンク機構を介してロータリ２が昇
降自在に取付けられている。

油圧シリンダ11で構成されたトップリンクは、シリンダ
チューブ11aをロータリ２のトップアーム23にトラニオ
ン支持し、そのピストンロッド11b先端をトラクタ本体
１の後部のトップリンクヒンジ17に枢支している。そし
て左右のロワリンク12,12はその前端をミッションケー
ス３両側の下部隅部にロワリンクピン16,16を介して連
結支持し、各ロワリンク12,12はターンバックルにて伸
縮可能となったリフトリンク13,13夫々を介して左右一
対のリフトアーム14,14に連結されており、各リフトア
ーム14,14前端をミッションケース３上側に設けられた
油圧リフト15に連動連結していて、その上側に設けられ
ている昇降レバ19の操作により油圧リフト15を駆動して
リフトアーム14,14を共動させ、ロータリ２全体を昇降
させるようになっている。18は油圧シリンダ11への圧油
送給のためのフレキシブルパイプである。

ロータリ２のロータリカバ22の上面中央にはロータリ２
の前後方向の傾倒角度を検出する円筒状をした傾倒角セ
ンサ40が設けられている。またロータリカバ22の上面に
は、ロータリカバ22の後側に回動自在に支持されたリヤ
カバ21の傾倒角度を検出し、これによりロータリ２の耕
深を得る耕深センサ50が、傾倒角センサ40の後側に取付
けられている。

第３図は傾倒角センサ40のハウジング内部の構造を示す
模式的斜視図であり、図中44,44…はフォトトランジス
タよりなる受光素子、45,45…はLEDよりなる発光素子で
あって、各５個が等ピッチで上下に配列され、機体の左
右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，受光素子対向間隙間には遮光板42
が前後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、傾倒角センサ40、又はロータリ２の前後方向傾
倒角度が変化した場合に遮光板42が鉛直になって直ちに
停止するように遮光板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ビット分の遮光窓42a,42b,42c,42d,42eが開設
されており、受光素子44,44…の受光，遮光状態がグレ
イコード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ビットの出力は
傾倒角センサ40の傾倒角度を表すグレイコード信号を出
力することになる。

第４図は本案装置の制御系を、トラクタ本体１とロータ
リ２との連結部分と共に模式的に示したものである。傾
倒角センサ40の後方に設けられた耕深センサ50は、ロー
タリカバ22の上面に取付けられており、上下回動する作
動杆51を後方に延設して下方に屈曲し、その先端をリヤ
カバ21上面に取付け、リヤカバ21の上下動に追従して作
動杆51は上下に回動し、作動杆51の基端の回動角を、例
えばポテンショメータを用いて電気信号として捉えるこ
とにより耕深を検知するようになっている。この耕深セ
ンサ50の出力信号及び傾倒角センサ40の出力信号は、作
業機を前後方向に水平に設定する手段及び作業機を昇降
させて作業深さを設定値に制御する手段の主要構成部材
たる制御部60に入力されている。

トップリンクをなす油圧シリンダ11にはピストンロッド
11bの進退量に対応した電圧を出力するシリンダセンサ6
1が設けられており、この出力は制御部60に入力されて
いる。また、ロータリ２の昇降を行わせる油圧リフト15
の上方には、油圧リフト15のロッドの進退に与る昇降レ
バ19が設けられており、昇降レバ19の基端には該レバ19
がロータリ２を上昇，下降させるべく操作された場合に
夫々オンするリミットスイッチ62,63が設けられてい
て、各リミットスイッチ62,63の出力は制御部60に与え
られている。また制御部60には、運転席４前方の操作パ
ネル５上に設けられ、耕深の設定値を指示する耕深指示
スイッチ64の出力が与えられている。

さらに制御部60には操作パネル５に設けられ、トップリ
ンクをなす油圧シリンダ11の駆動速度を変更指示するト
ップリンク速度変更スイッチ65、油圧リフト15の昇降駆
動速度を変更指示するリフトアーム速度変更スイッチ66
の出力が与えられており、各変更スイッチ65,66にて設
定された駆動速度となるように制御部60は、後述する電
磁弁74,73の各ソレノイド84,85,82,83を夫々所定のデュ
ーティ比のパルス信号にて断続励磁する。従って油圧シ
リンダ11，油圧リフト15の駆動速度は制御部60の発する
パルス信号のデューティ比の変化により変更される。ま
た上昇用のリミットスイッチ62のオンにより、制御部60
は電磁弁73のソレノイド83を連続励磁する。

また制御部60には、トラクタ本体１の車速を検出する速
度センサ68の検出結果が入力されており、車速に対応さ
せて油圧シリンダ11の昇降駆動速度を自動制御すること
も可能となっている。そしてこの自動制御を行わせる自
動スイッチ69も制御部60に入力されており、自動スイッ
チ69が自動側に操作された場合には油圧シリンダ11の昇
降駆動速度は速度センサ68の検出結果に応じて変更され
る。反対に自動スイッチ69が手動側に操作された場合に
は変更スイッチ65の設定速度にて油圧シリンダ11は昇降
制御される。

油圧リフト15，油圧シリンダ11の駆動制御は電磁弁73,7
4等にて行われる。即ち、エンジンにて駆動される油圧
ポンプ７１の圧油は電磁弁74を介して油圧シリンダ11に
与えられると共に、電磁弁73を介して油圧リフト15に与
えられている。油圧シリンダ11に連なる電磁弁74は４ポ
ート３位置切換型の方向制御弁であって、一方のソレノ
イド84が励磁されると圧油が油圧シリンダ11のロッド退
入側油室に供給され、またロッド進出側油室の圧油はタ
ンクに還流されてピストンロッド11bが退入し、ロータ
リ２は前傾する。反対に他方のソレノイド85が励磁され
ると圧油が油圧シリンダ11のロッド進出側油室に供給さ
れ、またロッド退入側油室の圧油はタンクに還流さてピ
ストンロッド11bは進出し、ロータリ２は後傾する。両
ソレノイド84,85が消磁された中立位置においては電磁
弁74の全ポートは封じられ、油圧シリンダ11のピストン
ロッド11bはその進出位置を保持し、ロータリ12の前後
方向傾倒姿勢が保持される。

油圧リフト15に連なる電磁弁73は３ポート３位置切換型
の方向制御弁であり、一方のソレノイド82が励磁される
と圧油は油圧リフト15に送給されてそのピストンロッド
が進出し、ロータリ２は上昇する。また他方のソレノイ
ド83が励磁されると油圧リフト15の圧油はタンクに還流
され、油圧リフト15のピストンロッドは、ロータリ２等
の自重により退入して下降する。さらに両ソレノイド8
2,83が消磁された場合には油圧リフト15に連なるポート
は封じられ、油圧リフト15のピストンロッドはその進出
位置を保持し、ロータリ２の高さ位置を保持する。

各電磁弁73,74のソレノイド82,83、84,85は制御部60の
出力信号にて制御される。

叙上の如く構成されたトラクタにおいて、耕耘を開始す
るに際し、耕深が一定となるようにロータリ耕耘作業を
行う場合には、まず耕深指示スイッチ64により所定の耕
深量を設定し、変更スイッチ66を操作して油圧リフト15
の駆動速度を圃場条件等に応じて設定する。

更に油圧シリンダ11の駆動速度を車速に対応させて自動
変更させるべく自動スイッチ69を自動側に操作し、次い
で昇降レバ19をロータリ下降側に操作するとリミットス
イッチ63がオンし、制御部60は電磁弁73のソレノイド83
を連続励磁してロータリ２を下降させると共に、傾倒角
センサ40の検出結果に基づき油圧シリンダ11の制御を行
うが、ロータリ２がトラクタ本体１に対して所定の高さ
位置となるまで油圧シリンダ11は、ピストンロッド11b
の進出量がその全長の1/2となった状態を維持し、その
制御は行われない。即ち、リミットスイッチ63のオンか
ら所定時間は油圧シリンダ11の制御は、傾倒角センサ40
の検出結果に拘わらず行われないので、ロータリ２はト
ラクタ本体１に対して前後方向に水平な状態となってお
り、ドライブシャフト等には無理な力が加わらず、該シ
ャフトが破損し、また異音が発生するような虞れがな
い。また、作業機としてプラウを装着している場合に
は、作業開始時にプラウが傾倒してサクション角（すき
込み角）が取れずにすき込みできなくなるという虞れが
ない。

ロータリ２が下降開始した後、所定時間経過すると、換
言すればロータリ２がトラクタ本体１に対して所定の高
さ位置になると、制御部60は、傾倒角センサ40の検出結
果に基づいて、ロータリ２の前後方向傾倒角度が常に水
平となるように制御する。即ち圃面の凹凸等によりトラ
クタ本体１が傾倒してロータリ２が前傾（又は後傾）す
ると、傾倒角センサ40はこの状態を検出して、制御部60
は電磁弁74のソレノイド85（又は84）を、速度センサ68
にて検出されるトラクタ本体１の車速に応じた駆動速度
となるように、所定のパルス信号にて断続的に励磁し、
油圧シリンダ11のピストンロッド11bを進出（又は退
入）させ、ロータリ２を前後方向に水平状態とする。従
ってロータリ２の前後方向傾倒角度制御速度は、車速に
対応して変化し、車速が遅い場合には、制御速度が遅く
なるようにデューティ比の小さいパルス信号にてソレノ
イド85（又は84）を励磁し、反対に車速が速い場合に
は、制御速度が速くなるようにデューティ比の大きいパ
ルス信号にてソレノイド85（又は86）を励磁する。これ
により、例えばロータリ２の後方に畦立機を装着して作
業する場合に、車速が遅いにも拘わらずロータリ２の姿
勢が急激に変化して、畦を破壊するというような虞れが
なくなり、作業性は著しく向上する。

なお自動スイッチ69を手動側に操作した場合には、ロー
タリ２の前後方向傾倒角度の制御は変更スイッチ65にて
設定された速度にて行われる。

一方、耕深センサ50は、ロータリ２により耕耘された圃
面を摺接するリヤカバ21と、ロータリカバ22との角度に
より耕深を検出しており、制御部60は耕深指示スイッチ
64にて設定された耕深量と、耕深センサ50の検出信号に
よる実際の耕深量とを比較し、両者に差がある場合に
は、耕深量が設定された値となるように油圧リフト15を
制御してロータリ２の高さ位置を変更する。即ち、耕深
量が設定位置よりも大（又は小）の場合には電磁弁73の
ソレノイド82（又は83）を変更スイッチ66にて設定され
る所定のデューティ比のパルス信号にて断続励磁して油
圧リフト15に圧油を送給し（又は油圧リフト15の圧油を
タンクに還流し）、ロータリ２を上昇（又は下降）させ
て所定の耕深となるようにする。

さて、一行程の耕耘作業を終了した場合のように、ロー
タリ２を上昇させるべく昇降レバ19を操作すると、リミ
ットスイッチ62がオンし、制御部60はトップリンクをな
す油圧シリンダ11に設けられたシリンダセンサ61に基づ
いてロータリ２の前後方向傾倒角度を制御すると共に、
ロータリ２を上昇させる。即ち、制御部60は、ピストン
ロッド11bの進出量がその全長の略1/2となるように電磁
弁74のソレノイド84又は85を連続励磁する。これにより
ピストンロッド11bはその進出量が全長の略1/2となるま
で速やかに制御されて、ロータリ２は傾倒角センサ40が
水平を検出する位置、即ちロータリ２の進行方向の前後
いずれの方向にも傾倒していない水平状態となる。

従ってロータリ２を上昇させるべく操作した場合には速
度センサ68の検出結果又は変更スイッチ65の設定速度に
拘わらず最も速い速度にて油圧シリンダ11が制御され、
ロータリ２は早急に前後いずれの方向にも傾倒しない水
平状態となって上昇するのでドライブシャフト等には無
理な力が加わらず異常音，振動，故障等の起こる虞れが
ない。

異常詳述したように、本考案に係る作業機の角度制御装
置は、前後方向傾倒角度の検出手段による検出結果に基
き液圧シリンダを伸縮させて作業機を前後方向に水平と
する手段、作業深さの設定器、作業深さ検出手段による
検出結果に基き作業機を昇降させて作業機の作業深さを
設定値に制御する手段とを具備するから、作業機をその
基本的な姿勢である前後方向に水平としつつ昇降移動さ
せて耕深を検出し、また所定の耕深に設定制御し得るこ
ととなり、耕深の検出精度，耕深の設定精度を大幅に向
上し得ることは勿論、耕深の検出が容易となる等本考案
は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであり、第１図は本案
装置を搭載し、後部にロータリを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図は傾
倒角センサの内部模式図、第４図は本案装置の制御系の
模式図、第５図はトラクタとロータリとの関係を示す模
式図である。 １……トラクタ本体、２……ロータリ、11……油圧シリ
ンダ、12……ロワリンク、15……油圧リフト、19……昇
降レバ、21……リヤカバ、22……ロータリカバ 40……傾倒角センサ、50……耕深センサ、60……制御部 61……シリンダセンサ、62,63……リミットスイッチ 64……耕深指示スイッチ、68……速度センサ 73,74……電磁弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本機に対し昇降可能に連結された作業機に
   おいて、作業機の前後方向傾倒角度を変更すべく伸縮す
   る油圧シリンダと、作業機の前後方向傾倒角度の検出手
   段と、作業機の作業深さを設定する設定器と、作業機の
   作業深さ検出手段と、前記前後方向傾倒角度の検出手段
   による検出結果に基き前記油圧シリンダを伸縮させて作
   業機を前後方向の水平とする手段と、前記作業深さ検出
   手段による検出結果に基き作業機を昇降させて作業機の
   作業深さを設定値とする手段とを備えることを特徴とす
   る作業機の角度制御装置。