JPH0697886B2 - 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制御
する技術は、公知とされているのである。

例えば特開昭55−138303号公報や、特開昭60−91912号
公報や、特開昭59−17905号公報や、特公昭55−141103
号公報の如くである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は上記従来の技術を改良し、上昇・下降において
パルス周期を変えるだけではなく、デューティ比の減少
を開始する偏差角の値を相違させ、最終的に合致する迄
のデューティ比の減少幅も相違させ、更にデューティ比
の減少の割合も「徐々に」か「急速に」かを相違させた
ものである。

該デューティ比の変化を上昇時と下降時において、衝撃
が発生しない最適の状態とするデータ群を設定し、ソレ
ノイドバルブのパルスをこれに応じて変化させるもので
ある。

またソレノイドバルブの特性の相違や、油圧ポンプの特
性や作業機の特性等により、微妙に前記デューティ比の
データ群を変更する必要があり、電子制御装置を装着す
るトラクターや作業機が相違すると、異なるデューティ
比のデータ群を、また別に記憶装置に記憶させる必要が
あるのである。

本発明はこのような場合の為に、記憶装置に何種類かの
デューティ比のデータ群を入力しておき、これらの中の
どれかを選択することにより、該状態に合致した最高の
デューティ比を得られるように構成したものである。

（ニ）問題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。

耕深設定値に対して、ソレノイドバルブにより操作する
油圧切換弁を切換え、リフトアームを上下して、該耕深
設定値に接近すべく構成した自動制御装置において、ソ
レノイドの作動をパルス駆動とし、該パルス周期を上昇
時と下降時とで相違させ、該パルス周期におけるデュー
ティ比を、設定値とリフトアームの位置を検出するリフ
ト角センサーの現在値の偏差により減少させる構成にお
いて、デューティ比の減少を開始する偏差の値を、上昇
時と下降時とで相違させ、設定値とリフトアームの位置
を検出するリフト角センサーの値とが合致する迄のデュ
ーティ比の減少の割合をも相違させ、更に該デューティ
比の減少の割合も、「徐々に」か「急速に」かを相違さ
せた複数のデューティ比データ群を記憶させ、該複数の
デューティ比データ群を、スイッチの切換えにより選択
使用を可能としたものである。

（ホ）実施例 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
を突出して後端にトップリンク15を枢支している。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。

ロータリー耕耘装置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リアカバーセンサー５へ入力され
ている。該リアカバーセンサー５はポテンショメーター
等により構成されている。

また油圧ケースＮ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14,14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による設定値を設定するポジション設定器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16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
30,31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30,31に送信されて、フィードバックされるのであ
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、リアカバ
ーセンサー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OFF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」方向へ一杯に回動させ
るとONとなるオート切スイッチ28が配置されている。

該オート切スイッチ28がONの場合には、「オートモー
ド」が「切」となり、「ポジションモード」となる。耕
深設定ダイアル９が回動されて、「切」以外の場所にあ
る場合にはオート切スイッチ28はOFFであり、「ポジシ
ョンモード」から「オートモード」となる。

第13図は、コントローラー16の概要図面である。コント
ローラー16内にはマイクロコンピューター,A/Dコンバー
ター，入力端子等が配置されており、エンジン始動キー
26,耕深設定ダイアル9,リアカバーセンサー5,リフト角
センサー4,ポジション設定器6,リフトスイッチ10等の信
号が入力される。

更に本発明においては、デューティ比のデータ群の中か
ら、最適のデータ群を選択する切換スイッチＷも配置さ
れている。

出力信号としては、ソレノイド30,31を作動させる信号
である。

（ヘ）実施例の作用 次に第４図より第12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図は制御フローチャートの概要を示す図面、第５図
は「ポジションモード」と「オートモード」と「バック
時リフトアップモード」の部分を取り出したフローチャ
ートの図面、第６図，第７図，第８図は本発明の全体の
フローチャートを前段・中段・後段と分割した状態の図
面、第９図は「オートモード」の動作ルーチンを示す図
面、第10図は「ポジションモード」の動作ルーチンを示
す図面、第11図は「リフトアップモード」の動作ルーチ
ンを示す図面、第12図は設定値とリフト角の偏差に対す
るデューティ比のデータ群の一例を示す図面である。

まず第４図においては、本発明の制御フローチャートの
全体概要が示されている。

即ち、まずトラクターのエンジン始動キーをONにすると
制御が開始され、オート切スイッチ28やリフトスイッチ
10やバックスイッチ19のスイッチ類のON・OFF状態を8mm
秒ごとに検出して記憶する。

次に操作ボックス11内の耕深設定ダイアル９を回動して
耕深を規定する。該耕深設定ダイアル９に連動して、ON
・OFFされるオート切スイッチ28がOFF、「オートモー
ド」が「入」の状態となり、耕深値が設定される。さら
に、リフト角センサー４、リアカバーセンサー５、ポジ
ション設定器６からの信号も記憶される。

該各種の信号が記憶された状態で制御モードの選択が行
われる。

制御モードの種類としては、次のようなモードがある。
「オートモード」、「ポジションモード」、「バック時
リフトアップモード」、「セーフティモード」、「リフ
トアップモード」、「異常モード」の６モードである。

各モード毎の動作についてはフローチャートに従って行
われる。

そして、該６モードの内の１モードを選択して、１フロ
ーチャートの制御フローが終了すると、自己診断フロー
チャート（Ｓ・Ｄ）とモニター通信フローチャート（Ｍ
・Ｃ）を介して、再度スタート位置に戻るべく構成して
いる。

次に「ポジションモード」が選択される条件を、主とし
て第５図と第７図のフローチャートに従って説明する。

ポジションレバー２により任意の位置にリフトアーム８
を昇降して、保持するモードであり、 ．「セーフティモード」、「異常モード」、「リフト
アップモード」を選択していない時に、耕深設定ダイヤ
ル９が一杯に「切」位置まで回動されて、オート切スイ
ッチ28がON、即ち「オートモード」が「切」の状態とな
った場合。

又は、 ．耕深設定ダイアル９がオート切スイッチ28のOFFの
位置、即ち自動制御の「切」の位置から、「入」の位置
へ回動し、「オートモード」であっても、ポジションレ
バー２の設定位置がリフトアーム８の位置より上側の場
合。

上記で「ポジションモード」になった場合に、ポジシ
ョン設定値に近付くべくリフトアーム８が回動し、ポジ
ション設定値近くの不感帯に入り、動きが止まると「ポ
ジションモード」を脱して「オートモード」に入る。

該「ポジションモード」の動作は次の如くである。

即ち、リフトアーム８の位置とポジションレバー２の設
定位置が１対１に対応して、ポジションレバー２を動か
せば、リフトアーム８もそれにつれて移動するのであ
る。移動中は「ポジションモード」であるが、不感帯に
入り停止すると「オートモード」に転換するのである。

該「オートモード」の位置では、下降はポジションレバ
ー２の位置で規制されているので、「オートモード」に
入ってもリフトアーム８は止まっているのである。しか
し、上方へはリアカバーセンサー５の値が動けば、「オ
ートモード」で上昇するのである。

該状態がいわゆるミックスコントロールとなるのであ
る。

次に「オートモード」が選択される条件を示すと、「セ
ーフティモード」、「リフトアップモード」、「異常モ
ード」以外で、オート切スイッチ28がOFF、即ち「オー
トモード」が「入」の場合、次の条件を一つでも満足す
ると「オートモード」となる。

（ａ）．ポジションレバー２によるポジション設定器６
の設定値が、作業機の最下げ位置の近傍にあるとき。

又は、 （ｂ）．ポジションレバー２によるポジション設定器６
の設定値がリフトアーム８位置と同じか、又は下にある
場合。

又は、 （ｃ）．「オートモード」から、「ポジションモード」
に入っていても、リフトアーム８の動作がポジション制
御を完了し、再度不感帯に入ったとき。

である。

「オートモード」に於ける動作は、第９図において示す
ルーチン図に従い、次の如く行われる。

耕深設定ダイアル９の設定値とリアカバーセンサー５の
検出値の偏差により、リフトアーム８の上昇動作をする
のである。下降側は、耕深設定ダイアル９の設定値とリ
アカバーセンサー５の検出値の偏差（Ｘ−Ｙ）と、ポジ
ションレバー２の設定値とリフトアーム８位置の偏差
（Ａ−Ｂ）の、どちらか小さい方の偏差で動作するので
ある。

従って、耕深設定ダイアル９の設定値がポジションレバ
ー２の設定値より上にあれば、該耕深設定ダイアル９の
設定値で停止することがあるが、ポジションレバー２の
設定値を越え下方へ下降することは無いのである。故に
「オートモード」中においても、下降動作は、ポジショ
ンレバー２の位置で規制されることとなるのである。

また「ポジションモード」に於ける判断動作は第10図の
ルーチンに従い行われ、「リフトアップモード」に於け
る判断は、第11図のルーチンに従い行われる。

第９図，第10図，第11図に示す如く、それぞれのモード
において、設定値とリフト角センサー４の偏差を演算
し、該偏差に対して第12図のデューティ比のデータ群か
ら最適のデューティ比を取出し、該デューティ比でソレ
ノイドバルブ30,31を励磁し、リフト角センサー４を設
定値に一定させるのである。

第12図の実施例に示すデューティ比のデータ群は、パル
ス周期を上昇側においては、48mm秒に設定しており、逆
に下降側のパルス周期は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30を作動させ、作動油の戻り量を制御すること
ができるのである。

また設定値とリフト角センサー４の値を合致させるのが
基本であるが、実際には設定値とリフト角センサー４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
に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。

本実施例においては、該不感帯を上昇位置から設定値に
近付く場合には1.5度とし、下降状態から設定値に近付
く場合にも、1.5度の合計３度としているのである。

リフト角偏差の最大は75度に設定している。

本発明の要部は、第12図のマイクロコンピューターの記
憶装置に記憶させたことにある。

デューティ比のデータ群について説明する。

作業機を上昇させる場合には、油圧力のみにより押し上
げられるのであるから、ソレノイドバルブ31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
がそのままで、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
生しない状態を得ることができる。即ちリフト角偏差が
約12度の近辺から、初めてデューティ比を減少しはじめ
て、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、不感帯に入る時点で一気にデ
ューティ比を０としたものである。

上昇側のデータ曲線は上に凸状となっている。

しかし、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30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
た下降状態を停止する為には、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する必要が
あるのである。

即ち、リフト角変化が24度の辺りから、既にソレノイド
バルブ30を閉鎖する時間を短縮すべくデューティ比の減
少が開始され、それでもデューティ比の減少を偏差角18
度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ゆっくりと
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０とし
ているのである。

本デューティ比のデータ群の実施例は、或る機種のトラ
クターの或る種類の作業機を付設した場合のものであ
り、作業機が変わった場合や、トラクターが変わった場
合には、デューティ比のデータ群を変更する必要がある
のである。

本発明は該デューティ比のデータ群を第13図のマイクロ
コンピューター内の記憶装置の部分に複数組記憶させて
おき、切換スイッチＷにより選択を可能としているので
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。

第１に、設定値にリフト角センサーの値が近付くにつれ
て、デューティ比を減少させて行くことにより、制御の
収束時に振れ過ぎで逆の側に振れる幅を小さくすること
ができ、制御の収束が遅くなったり、振れ過ぎ状態が続
くハンチング等を回避することが出来るのである。

第２に、上昇時と下降時とで、パルス周期を変更し、デ
ューティ比の減少の開始する偏差の値を変更し、更にデ
ューティ比の減少の割合や、減少の割合を『急速に』と
か『徐々に』とか変更することにより、作業機の上昇時
と下降時とで相違する慣性力を考慮して、最適の制御の
収束状態を得ることが出来るのである。

第３に、本発明の如く電子制御装置において、マイクロ
コンピューター内の記憶装置に、デューティ比の減少を
開始する偏差の値を相違させ、最終的に合致する迄のデ
ューティ比の減少の割合も相違させ、更に該デューティ
比の減少の割合も「徐々に」か「急速に」かを相違させ
た、複数のデューティ比のデータ群を記憶させておくこ
とにより、トラクターが変わった場合や、作業機が変わ
った場合、また畑と水田等の如く条件が変わった場合に
おいて、制御の収束に最適なデューティ比を選択するこ
とができるのである。

第４に、該デューティ比のデータ群をマイクロコンピュ
ータ内に複数記憶させておくことにより、機体の振動や
制御のハンチングの具合に応じて、最適のデューティ比
のデータ群を自動的に選択させることができるようにな
ったものである。

【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図は制御フローチャートの概要を示
す図面、第５図は「ポジションモード」と「オートモー
ド」と「バック時リフトアップモード」の部分を取り出
したフローチャートの図面、第６図，第７図，第８図は
本発明の全体のフローチャートを前段・中段・後段と分
割した状態の図面、第９図は「オートモード」の動作ル
ーチンを示す図面、第10図は「ポジションモード」の制
御動作ルーチンを示す図面、第11図は「リフトアップモ
ード」の制御動作ルーチンを示す図面、第12図は設定値
とリフト角の偏差に対するデューティ比のデータ群の一
例を示す図面、第13図はコントローラー16の概要図であ
る。 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…リアカバーセンサー 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 Ｗ…切換スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耕深設定値に対して、ソレノイドバルブに
   より操作する油圧切換弁を切換え、リフトアームを上下
   して、該耕深設定値に接近すべく構成した自動制御装置
   において、ソレノイドの作動をパルス駆動とし、該パル
   ス周期を上昇時と下降時とで相違させ、該パルス周期に
   おけるデューティ比を、設定値とリフトアームの位置を
   検出するリフト角センサーの現在値の偏差により減少さ
   せる構成において、デューティ比の減少を開始する偏差
   の値を、上昇時と下降時とで相違させ、設定値とリフト
   アームの位置を検出するリフト角センサーの値とが合致
   する迄のデューティ比の減少の割合をも相違させ、更に
   該デューティ比の減少の割合も、「徐々に」か「急速
   に」かを相違させた複数のデューティ比データ群を記憶
   させ、該複数のデューティ比データ群を、スイッチの切
   換えにより選択使用を可能としたことを特徴とするトラ
   クターの耕深自動制御装置。