JPH0614806B2 - トラクタ−の耕深自動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はトラクターに装着したロータリー耕耘装置等の
作業機の、耕深を一定に制御する為の耕深自動制御装置
に関するものである。

（ロ）従来技術 従来からトラクター装着のロータリー耕耘装置等の耕深
をソレノイドバルブのパルス駆動により一定値に自動制
御する技術は公知とされている。例えば特公昭５５−１
３８３０３号公報や特開昭５５−１４１１０３号公報の
如くである。

従来の電気的に構成した耕深自動制御装置において、耕
深設定値とリフト角との偏差に対応してパルス駆動のデ
ューティ比を変更する技術は前記２件の引用例より公知
とされているのである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、第４図，第５図の図面にて示す如く、
リアカバー１により構成されたデプスセンサー５のフィ
ードバック値が、リアカバーが同一の上下幅ｔだけ回動
したとしても、耕深の大小により相違し、これが制御の
不確実さとなって出現する場合があるので、これを解消
するものである。

即ち、耕耘カバーの後部に、上下回動自在とされたリア
カバー１や、リアカバー１と同等のものをセンサーとす
る場合に、該リアカバー等は上下に並行移動するわけで
はなく、上下に回動するものであるから、第４図の如く
耕深が深い時に上下幅ｔだけリアカバー１が上下した場
合の回動角ａと、第５図の如く耕深が浅い場合に、同じ
上下幅ｔだけ上下した場合の回動角ｂとは相違するので
ある。

故に該リアカバーの回動幅を、ポテンショメーターによ
り構成したデプスセンサー５により、フィードバック値
としているので、該値の変化幅が異なるのである。

故に該回動角ａ・ｂの相違があることにより、設定値の
上下に設けた不感帯の幅を変更しなければ、第５図の如
く耕深が浅い場合には、リフトアーム８の僅かな回動に
より直ぐに不感帯を飛び出して、油圧切換弁１７が切り
替わり、ハンチング状態が発生し制御を不安定にするの
である。

本発明はこの点を改善すべく、作業機が上方に位置する
場合、即ち耕深の浅い場合には、不感帯幅Ｚを大とし、
作業機が下方に位置する場合即ち耕深の深い場合には、
不感帯幅Ｚを小にしたものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的を達成す
る為の構成を説明する。

耕深設定ダイアル９の設定値と、回動することにより電
圧値が変化するポテンショメーターにより構成したデプ
スセンサー５の値の偏差により、リフトアーム８を上下
回動させ、デプスセンサー５の値と耕深設定ダイアル９
の設定値を収束させる制御において、該デプスセンサー
５をリアカバー１の回動に連動して回動すべく構成し、
また前記耕深設定ダイアル９の設定値の上下に不感帯を
設け、該不感帯幅Ｚを、リフトアーム８の回動角を検出
するリフト角センサー４の値により、作業機が高い位置
の場合には、不感帯幅Ｚを大とし、作業機が低い位置の
場合には、不感帯幅Ｚを小に補正変更したものである。

（ホ）実施例の構成 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に添付の図
面に示した実施例の構成を説明する。

第１図は本発明のトラクターの耕深自動制御装置を示す
側面図、第２図は同じく平面図、第３図は操作ボックス
１１部の平面図である。

第１図，第２図，第３図において、構成を説明する。

トラクターのミッションケースＭの上に油圧ケースＮを
配置している。該ミッションケースＭの後端側面より、
左右のロアリンク１４，１４を上下回動自在として突出
している。

また油圧ケースＮの後面よりトップリンクヒンジ２１を
突出して、該トップリンクヒンジ２１の後端にトップリ
ンク１５を枢支している。該２本のロアリンク１４，１
４と、１本のトップリンク１５により、ロータリー耕耘
装置Ｒを上下回動自在に装着している。ロータリー耕耘
装置Ｒのベベルギアボックス２２へ、ミッションケース
ＭのＰＴＯ軸２３からユニバーサルジョイント軸を介し
て動力が伝達されている。

ロータリー耕員装置Ｒは耕耘爪７の回転により土壌を耕
耘し、リアカバー１により耕耘土壌を均平化すべく構成
している。

本発明においては、該リアカバー１を耕深を検出する為
のセンサーとして兼用しており、該リアカバー１の上下
の回動状態がセンサーワイヤー１２を介して、油圧ケー
スＮの側部に配置されたデプスセンサー５へ入力されて
いる。該デプスセンサー５は本実施例においては、ポテ
ンショメーターにより構成されている。

また油圧ケースＮの内部には油圧シリンダーとピストン
が配置されており、該装置により上下回動されるリフト
アーム８，８が後方へ突出されている。該リフトアーム
８，８の後端にリフトリンク１３，１３が枢結され、該
リフトリンク１３，１３の下端が、前記ロアリンク１
４，１４の中途部に枢結されている。

該リフトアーム８の回動基部に、該リフトアーム８の回
動角を検出するリフト角センサー４が配置されている。

また、油圧ケースＮの上方に座席２４が配置されてお
り、該座席２４の側方に、オペレーターが手動でロータ
リー耕耘装置Ｒの高さを設定する為のポジションレバー
２が配置されている。

該ポジションレバー２の回動基部には、該ポジションレ
バー２による設定値を検出するポジションセンサー６が
配置されている。

また、座席２４と油圧ケースＮの間にコントローラー１
６が配置され、該コントローラー１６内に制御装置とし
てのマイクロコンピューターやＡ・Ｄコンバーター等が
配置されている。

また油圧ケースＮの内部、又は側面にソレノイドバルブ
を、パイロット弁として使用した油圧切換弁１７が配置
されている。前記コントローラー１６により制御判断さ
れた後の出力信号が、前記油圧切換弁１７のソレノイド
バルブに送信されて、フィードバックされる。

また、ミッションケースＭの内部に配置された前後進変
速装置を操作する走行変速レバー３が、変速操作の為に
回動自在に配置されており、該走行変速レバー３の基部
に、該走行変速レバー３が後進位置に変速された状態を
検出するバックスイッチ１９が配置されている。

また、ダッシュボード２５の後部の下面に耕深自動制御
用の操作ボックス１１が固設されている。該操作ボック
ス１１の上面には、耕深設定ダイアル９とリフトスイッ
チ１０が配置されている。

該耕深設定ダイアル９・リフト角センサー４・デプスセ
ンサー５・ポジション設定器６はいずれも、回動するこ
とにより電圧値が変化するポテンショメーターにより構
成されている。

またリフトスイッチ１０はオペレーターが上昇側または
解除側へ操作した場合にのみＯＮとなり、手を離すとＯ
ＦＦとなるスイッチにより構成している。

また耕深設定ダイアル９を深くなる方向へ一杯に回転さ
せるとＯＮとなるオート切スイッチ２８が配置されてい
る。耕深設定ダイアル９が回転されて、「切」以外の場
所にある場合はオート切スイッチ２８はＯＦＦであり、
「オートモード」の状態にある。

そして、オート切スイッチ２８が回転されて、「切」の
位置に配置された場合には、オート切スイッチ２８はＯ
Ｎとなり、「オートモード」が切」となり、「ポジショ
ンモード」となるのである。

（ヘ）実施例の作用 次に第４図より第８図の図面により、本実施例の耕深自
動制御装置の作用を説明する。

第４図は耕深が深い場合のリアカバー１の回動状態を示
す側面図、第５図は耕深が浅い場合のリアカバー１の回
動状態を示す側面図、第６図は設定値とリフト角の偏差
に対するデューティ比の変化を規定するデータテーブ
ル、第７図はリフト角に対する不感帯幅の補正を示す図
面、第８図は「オートモード」の制御動作ルーチンを示
す図面である。

本発明の制御作用の概要を説明する。

第６図において開示するデータテーブルの如く、パルス
周期を上昇側においては４８mm秒に設定しており、逆に
下降時のパルス周期は２４mm秒に設定している。

この相違を設けることにより、下降時には頻繁にソレノ
イドバルブを作動させて、作動油の戻り量を制御するこ
とにより、オーバーシュートの無い収束状態を得ること
ができるのである。

また、耕深設定ダイアル９の設定値とデプスセンサー５
の値を合致させるのが制御の基本であるが、実際には設
定値とデプスセンサー５値の間に僅かの不感帯を設定し
ないと、設定値の近辺で制御がハンチング状態を発生
し、不安定な制御状態となるのである。本発明は該不感
帯幅Ｚをリフト角センサー４の値により変更して補正し
たものである。

「Ｓ・Ｄ」は自己診断フローチャートである。

第６図のデータテーブルの設定値に示す如く、パルス周
期と共に、各パルスにおいてソレノイドバルブをＯＮす
る時間の比であるデューティ比を変更している。

リフトアーム８の上昇時と下降時とに、デューティ比を
変更するのは、作業機を上昇させる場合には、油圧力に
よりのみ押し上げるのであるから、ソレノイドバルブ３
１の作動により直接的に制御することができ、該デュー
ティ比の変化がそのまま上昇速度の変化となるのであ
る。

これにより設定値を越えてしまうオーバーシュートの発
生しない収束状態を得ることができるのである。

即ち、リフト角偏差が約１２゜の近辺から初めてデュー
ティ比を減少しはじめて、それも最初は徐々に減らし、
不感帯に近付くにつれてデューティ比の減少速度を速め
たものである。それでも最終的に合致する状態前のデュ
ーティ比は７０程度までしか減少させず、不感帯幅Ｚに
入る時点で一気にデューテヤ比を０とするものである。

第６図のデータテーブルでみると左側の上昇側のデータ
テーブル曲線の形状は上に凸形となっている。

しかし、作業機の下降時は作業機の重量による下降であ
るので、重力の加速度が加算され、ソレノイドバルブの
作動と異なる下降状態が発生するのである。即ち加速度
のついた下降状態を停止させる為には、設定値に離間し
た位置から早めに、それもデューティ比を急速に小とし
ながら、油圧切換弁１７を閉鎖していく必要があるので
ある。

即ち、第６図のデータテーブルにおいて、左側の下降側
のデータテーブルは、まず合致位置前のリフト角偏差が
２４゜の辺りから既に油圧切換弁１７を閉鎖する時間を
短くすべくデューティ比の減少が開始され、それもデュ
ーティ比の減少を偏差角１８゜程度までの間に急速に下
げるのである。

そして不感帯に近付くにつれて、減少速度は徐々とな
り、停止前に既にデューティ比を４０程度にまで落とし
て殆ど停止に近い状態を作り出し、最終的に不感帯幅Ｚ
に入り、油圧切換弁１７を完全に閉鎖するのである。

該下降状態のデータテーブルは第６図の右側の部分に示
す如く、上側に凹のデータテーブルを描いているのであ
る。

該デューティ比をリフト角偏差により変更するデータテ
ーブルは、前記の如く中央の不感帯幅Ｚの幅が、「オー
トモード」の場合には変化するのでこれに対応して、左
右に並行移動するのである。「ポジションモード」の場
合には不感帯幅Ｚの値が一定に構成されている。

データテーブルを以上の如く構成することにより、第１
図の図面にＵ・Ｄで示した如く、上昇速度、下降速度の
変化を略同じにすることができるのである。

次に本発明の要部を説明する。

本発明の要部は、耕深設定ダイアル９により設定された
設定耕深値に対して、デプスセンサー５の値がずれて偏
差のある場合に、油圧切換弁１７を操作し、リフトアー
ム８を上下して、前記設定値に合致させるべく作用する
のであるが、該一致点までリフトアーム８を移動する
際、最終的に設定値の前後に近付いた場合に、設定値の
一点に合致させるのではなく、上下に不感帯の幅を持た
せて該不感帯の幅内であれば制御が停止するように構成
したものである。

従来はリフトアーム８の回動可能範囲の全域において、
不感帯の幅が同一であったのであるが、第４図，第５図
に示す如く、作業機の位置が高い場合と、作業機の位置
が低い場合とで、同一の上下幅ｔに対するリアカバー１
の回動角が変化し、該回動角によりデプスセンサー５の
値の変化幅が異なるので、不感帯幅Ｚが適正でなくなる
のである。

即ち、第４図の如く、デプスセンサー５の変化値が小さ
い場合には、不感帯幅Ｚはより小さくても良く、逆に、
第５図の如くデプスセンサー５の変化幅が大きい場合に
は、不感帯幅Ｚを大きくしてやる必要があるのである。

この変化値を図示したのが第７図であり、リフトアーム
８のリフト角が略０度から７５度まで変化するに対し
て、不感帯幅Ｚを０度から１３．５度まで変化させてい
るのである。

不感帯幅Ｚは耕深設定ダイアル９の設定値に対して上下
に同一幅だけもっているのであるから、上昇時に下から
近付く場合の不感帯幅Ｚ／２と、下降時に上から近付く
場合の不感帯幅Ｚ／２を加えて不感帯幅Ｚとなっている
のである。

以上の如く、リフトアーム８のリフト角により不感帯幅
Ｚを変更するのは、リアカバー１の回動をデプスセンサ
ー５によりフィードバックして、耕深設定ダイアル９の
設定値に合致させる自動耕深制御中の「オートモード」
の場合だけであり、ポジションレバー２の回動により設
定したポジション設定器６の値に、リフトアーム８のリ
フト角センサー４を合致させる制御である「ポジション
モード」の場合には、ハンチングの不具合が発生しない
ので、不感帯幅Ｚは３．０度に固定しているのである。

また第８図に示すルーチンに従って「オートモード」の
制御が行われるのである。

まず耕深設定ダイアル９の設定値Ｘと、デプスセンサー
５のフィードバック値Ｙの偏差を求め、次に前記リフト
角の位置による不感帯幅Ｚを補正し、該不感帯幅Ｚによ
り、第６図のデータテーブルを左右に不感帯幅Ｚを広げ
た分だけ移動修正し、該修正値に基づき、各偏差に対す
るデューティ比を求め、ソレノイドバルブをＯＮし、デ
プスセンサー５の値が耕深設定ダイアル９の設定値の上
下の不感対幅Ｚ内に来るように、リフトアーム８を上下
させるのである。

（ト）発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏
するものである。

リアカバー１により構成されたデプスセンサー５のフィ
ードバック値が、リアカバー１の同一の上下幅ｔに対し
ても相違する場合があり、これが制御の不確実さとなっ
て現出する場合があるので、これを解消する為の発明で
ある。

即ち、耕耘カバーの後部に上下に回動自在とされたリア
カバー１は上下に並行移動するわけではなく上下に回動
するものであるから、第４図の如く耕深が深い時に上下
幅ｔだけリアカバー１が上下した場合の回動角ａと、第
５図の如く耕深が浅い場合に同じ上下幅ｔだけ上下した
場合の回動角ｂとは相違するのである。

同じ上下幅ｔを得る為のリフトアーム８の回動角でも、
ロータリー耕耘装置が上下位置により回動角が異なるの
である。

該回動角ａ，ｂの相違が発生することにより設定値の上
下に設けた不感帯の幅を変更しなければ、リフトアーム
８の僅かな回動によりすぐに不感帯を飛び出して、油圧
切換弁１７が切り替わり、ハンチング状態が発生し制御
を不安定にするものである。

本発明においては、リフト角に応じて、不感帯幅Ｚを変
更補正することにより、リアカバー１の回動角が耕深の
浅深により変化するのを補正したものである。

これにより安定した制御の収束が得られるようになった
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラクターの耕深自動制御装置を示す
側面図、第２図は同じく平面図、第３図は操作ボックス
１１部の平面図、第４図は耕深が深い場合のリアカバー
１の回動状態を示す側面図、第５図は耕深が浅い場合の
リアカバー１の回動状態を示す側面図、第６図は設定値
とリフト角の偏差に対するデューティ比の変化を規定す
るデータテーブル、第７図はリフト角に対する不感帯幅
の補正を示す図面、第８図は「オートモード」の制御動
作ルーチンを示す図面である。 ｔ……上下幅 Ｚ……不感帯幅 １……リアカバー ２……ポジションレバー ３……走行変速レバー ４……リフト角センサー ５……デプスセンサー ６……ポジション設定器 ７……耕耘爪 ８……リフトアーム ９……耕深設定ダイアル １０……リフトスイッチ １９……バックスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耕深設定ダイアル９の設定値と、回動する
   ことにより電圧値が変化するポテンショメーターにより
   構成したデプスセンサー５の値の偏差により、リフトア
   ーム８を上下回動させ、デプスセンサー５の値と耕深設
   定ダイアル９の設定値を収束させる制御において、該デ
   プスセンサー５をリアカバー１の回動に連動して回動す
   べく構成し、また前記耕深設定ダイアル９の設定値の上
   下に不感帯を設け、該不感帯幅Ｚを、リフトアーム８の
   回動角を検出するリフト角センサー４の値により、作業
   機が高い位置の場合には、不感帯幅Ｚを大とし、作業機
   が低い位置の場合には、不感帯幅Ｚを小に補正変更した
   ことを特徴とするトラクターの耕深自動制御装置。