JPH07114569B2 - 農業用作業車両にある昇降機構の電気−液圧調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、昇降機構の位置に影響を及ぼす調整回路に、
少なくとも１つの位置センサ、力センサ及び目標値発信
器が設けられ、これらのセンサ及び目標値発信器の信号
に関係して、弁装置を介して昇降機構を操作する液圧シ
リンダが制御され、加算点においてこれらの信号に、付
加的な回転センサから、駆動される車輪の滑りに関係す
る信号が供給される、農業用作業車両にある昇降機構、
特にトラクタにあるすきの電気−液圧調整装置に関す
る。

〔従来の技術〕

このような装置はドイツ連邦供和国特許出願公開第2508
620号明細書から公知であり、制御量である位置、牽引
力及び滑りが組合わせて処理され、こうしてトラクタの
多面的な使用の場合調整装置の融通性のある速い動作を
行なう。滑りに関係する信号の処理は多くの使用事例で
有利であるが、この装置は、主要な制御量である位置と
牽引力とが択一的に処理され、一緒に処理不可能である
という欠点をもつている。すなわちこれら２つの主要な
制御量のために２つの目標値発信器を必要とし、これら
の目標値発信器から与えられる目標値との比較により別
々に制御偏差が形成され、切換えスイツチを介して、不
感帯をもつ非直線装置へ択一的に供給され、この非直線
装置の出力信号が、加算点で滑りに関係する信号に加え
られる。切換えスイツチは両方の主要な制御量である位
置と牽引力との切換えしか行なうことができない。さら
に多くの場合、滑りをそのまま処理することは不利であ
る。この公知の調整装置では、さらに滑りも不感帯をも
つ別の非直線素子を介して加算点へ供給されるので、滑
りの影響は特定の範囲でしか作用しない。切換えスイツ
チが閉じられていると、調整回路への制御量の影響も一
定である。即ち作用する制御量の割合を変えることはで
きない。

さらにすきを枢着されるトラクタにおける電気−液圧調
整装置も公知であり、牽引力調整装置が滑りの帰還装置
を補足されている。この装置では、滑りの目標値と実際
値から差信号が滑り制御偏差として形成される。この滑
り制御偏差は牽引力の固有の目標値と組合わ（合成）さ
れて、牽引力の合成目標値信号を形成する。この場合滑
り制御偏差が正であると、牽引力の合成目標値信号が大
きくなり、滑り制御偏差が負であると合成目標値信号が
小さくなる。牽引力のこの合成目標値信号は牽引力の実
際値信号と比較され、これら両者から制御偏差（合成制
御偏差）が形成されて、すきの昇降の制御に利用され
る。滑り制御偏差及び牽引力の固有の目標値とこのよう
な組合わせでは、牽引力の固有の目標値より大きいか又
は小さい牽引力合成目標値が生ずる。従つて牽引力の実
際値と合成目標値との比較により得られる合成制御偏差
は、牽引力の固有の目標値のために考慮された調整範囲
を超過するか、又はこの調整範囲を満たさない。これは
調整装置の不利な動作を生ずる可能性がある。さらに制
御量である滑りと牽引力のこの組合わせでは、滑りの割
合を大きくすることができない。なぜならば、牽引力の
固有の目標値は、滑り制御偏差に加えられるため、常に
完全な大きさ即ち100％の割合で加えられるからであ
る。しかし多くの場合、組合わせのために大きい割合の
滑りが有利である。さらに位置を組合わせる場合も、滑
りは常に完全な大きさで加えられるという欠点がある。
従つてこの装置では、任意の割合の信号組合わせはほと
んど不可能である。さらに２つの目標値発信器の使用は
費用を高めるだけでなく、操作の容易さを減少する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課題は、これらの欠点のない電気−液圧調整装
置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この課題を解決するため本発明によれば、加算点におい
て、滑りに関係する信号が力センサの実際値信号に加え
られ、この加算点の出力信号が混合装置の入力端に供給
され、この混合装置の他の入力端に位置センサの実際値
信号が供給され、混合装置において、処理すべき入力信
号の割合が設定器により任意に変化可能であり、混合装
置の出力信号が別の加算点へ供給され、この加算点へ目
標値発信器の信号が加えられて、調整回路の制御偏差を
形成する。

〔発明の効果〕

本発明による電気−液圧調整装置は、比較的少ない費用
と操作の容易さで、昇降機構の最適な位置制御を可能に
するという利点をもっている。即ち従来より少ない数の
目標値発信器しか必要とせず、しかも滑りの影響を自動
的に少なくし、従つて作用しないようにすることができ
る。さらに不利な運転条件特に悪い地面状態で、滑りの
混合により調整回路に振動が生ずると、位置の混合によ
りこれらの振動を減少することができる。なぜならば、
位置の混合の際同時に滑りの影響も弱められるからであ
る。さらに処理すべき入力信号の割合が、混合装置にお
いて設定器により任意に変化可能であることにより、運
転条件に一層よく合わせた調整が可能となる。

〔実施態様〕

滑りに関係する信号として、駆動される車輪の速度と作
業車両（トラクタ）の速度（駆動されない車輪の速度）
との速度差が求められて、調整回路で処理されると特に
有利である。その結果トラクタの小さい速度では、制御
量としての速度差がその他の制御量に比較して強く作用
する。これにより、とりわけ不利な運転条件において、
例えば畑の始端でトラクタを動作させる際、すきの迅速
な引き込みが行なわれることによつて、有利な作業が行
なわれ、一方畑の終端からトラクタを出す際、トラクタ
が溝から出ると、すきは長時間一定の深さに留まる。特
許請求の範囲第２項による構成では、調整装置を特に簡
単にかつ適合可能なように実現することができる。特許
請求の範囲第４項による種々の調整費用のただ１つの目
標値発信器を使用することによつて、装置の操作の容易
さが向上し、同時に必要な費用が低下する。別の有効な
構成は特許請求の範囲第５項ないし第７項から得られ
る。

特許請求の範囲第８項により、昇降速度に関係する信号
が滑り調整回路分枝に負帰還されると、振動する傾向の
少ない安定した滑り調整回路分枝が実現される。さらに
滑り調整回路分枝におけるゲインは、安定化のため大き
な役割を果たす。しかしゲインを規定する場合、ゲイン
が大きすぎる場合の不安定性とゲインが小さすぎる場合
の滑り調整回路分枝の大きすぎる不精確さとの間で妥協
を図らねばならない。安定化を行なう負帰還により、滑
り調整回路分枝の精度の要求に容易に合わせてゲインを
規定することができる。従つて昇降機構の調整装置は、
きびしい地面状態でも振動なしに動作し、位置の比較的
大きい混合割合によつてのみ達成可能であり、従つて起
伏の多い土地における大きすぎる深さ変化の危険やトラ
クタの動かなくなる危険をひき起こすという、位置混合
のみによる安定化の欠点も回避される。

いずれにせよ存在する信号を変換して処理することによ
り、特許請求の範囲第９項および第10項により、昇降速
度に関係する信号による負帰還が特に簡単かつ有効に行
なわれる。

昇降機構の調整装置のさらに有利な安定化は特許請求の
範囲第10項により行なわれ、この手段は単独又は特許請
求の範囲第８項の手段と組合わせて実施可能である。

〔実施例〕

本発明の実施例が図面に示されており、以下これについ
て説明する。

第１図において農業用作業車両としてトラクタ10が示さ
れ、その後側に、昇降機構11を介して、作業器具として
のすき12が枢着されている。

昇降機構11は、公知のように上部懸架腕13と下部懸架腕
14とをもつ３点リンク機構として形成されている。下部
懸架腕14は、通常のように昇降棒15と湾曲した昇降腕16
16とを介して、液圧シリンダとして構成される液圧動力
昇降機17により操作可能で、従つて調整回路18の一部を
形成している。動力昇降機17は、ポンプ21及び弁装置と
しての調整弁22をもつ液圧回路にある。

調整弁22は、マイクロプロセツサ技術でも構成すること
ができかつ調整器として動作する電子制御装置23により
制御される。簡単化して示す第１の入力端24を介して、
制御装置23へ目標値発信器25の信号が供給される。制御
装置23の第２の入力端26は混合設定器27に接続され、こ
の混合設定器27により、位置調整と力−滑り複合調整と
の割合を任意に選択することができる。第３の入力端28
を介して、滑りに関係する信号のゲインが変化され、又
完全に遮断される。

さらに制御装置23は、実際値を示す信号の供給のため複
数のセンサに接続されている。即ち力センサ29は、下部
懸架腕14における牽引力の大きさに比例して形成される
信号を制御装置23へ供給する。位置センサ31は、トラク
タ10のハウジングに対する昇降機構11の位置に関係する
信号を制御装置23へ供給する。最後に制御装置23は第１
および第２の回転数センサ32および33に接続されてい
る。第１の回転数センサ32は後輪軸34に付属して、駆動
される後車軸の駆動速度の実際値を検出する。第２の回
転数センサ33は駆動されない前車軸35に付属して、地面
に対するトラクタ10の速度の実際値を検出する。制御装
置23は、第１の回転数センサ32の信号から第２の回転数
センサ33の信号を差引いて、滑りに関係する信号ΔＶと
して速度差を形成し、この信号が制御装置23で処理され
る。

トラクタ10にある調整回路18の動作を以下に説明する
が、その際第２図のブロツク線図を参照する。ここで昇
降機構調整装置の原理的な動作は公知であるものと仮定
する。第２図からわかるように、３つの制御量すなわち
位置に関係する信号ｌ、牽引力に関係する信号Ｆ、及び
速度差の形の滑りΔＶに関係する信号が互いに処理され
る。

トラクタ10で耕すために、作業員により第３の入力端28
において、滑りに関係する信号ΔＶに対する特定のゲイ
ンが予め選択される。実験の結果わかつたように、ゲイ
ンを５ないし10％の程度に選ぶと、調整装置の特に有効
な動作が得られる。これは、特別な場合１のゲインを選
び、必要な場合には零のゲインを選ぶことによって滑り
信号ΔＶの供給を完全に遮断することも含む。

さらに作業員は、混合装置37にある混合設定器27により
調整の種類を予め選択する。混合設定器27がその一方の
終端位置にあると、混合装置37の第１の入力端38へ供給
される位置信号ｌのみが調整回路18で処理され、従つて
位置調整のみが行なわれる。混合設定器27が他方の終端
位置にあると、第２の入力端39へ供給される信号のみが
調整回路18で処理され、その時々の状況に応じて複合牽
引力−滑り調整が行なわれる。これら両終端位置の間の
混合設定器27の位置では、両方の入力端38及び39の信号
は予め選択された割合で混合される。さて混合設定器27
が中間位置にあり、従つて両方の入力端38及び39の信号
が半分ずつ作用し、従つて1:1の混合比が選ばれている
ものと仮定する。

第２図によるブロツク線図からわかるように、トラクタ
10に対する昇降機構11の位置は、位置用調整回路分枝に
ある位置センサ31により検出され、この位置センサが位
置の実際値信号ｌを混合装置37へ供給する。トラクタ10
とすき12から成る系には、耕す際地面抵抗41が及ぼさ
れ、力調整用回路分枝にある力センサ29が、この地面抵
抗41から牽引力Ｆの実際値を求めて、第１の加算点42へ
送る。後車輪34にある駆動装置から、第１の回転数セン
サ32により駆動速度の実際値v_aが取出されて、滑り用調
整回路分枝にある第２の加算点43へ供給される。地面摩
擦44のため、耕す際トラクタ10は駆動速度より小さい速
度で動き、この速度が駆動されない前車輪にある第２の
回転数センサ33で検出されて、速度の実際値v_istとして
第２の加算点43で駆動速度の実際値v_aから差引かれる。
第２の加算点43で形成される速度差ΔＶは滑りを表わ
し、増幅装置36を介して第１の加算点42へ送られる。第
１の加算点42において速度差ΔＶが牽引力の実際値Ｆへ
加えられ、それにより得られる和信号が混合装置37の第
２の入力端39へ供給される。混合設定器27で予め選択さ
れる1:1の混合比に応じて、混合装置37は入力信号から
制御量45を形成し、この制御量が第３の加算点46で目標
値発信器25からの目標値と比較され、それから制御偏差
47が形成されて、この制御偏差を少なくするように昇降
機構11へ影響を及ぼす。

調整回路18は、牽引力Ｆの実際値側で滑りΔＶに関係す
る信号をこのように処理することにより、比較的簡単な
構造で容易な操作を可能にする。それによりただ１つの
目標値発信器25を使用するにもかかわらず、位置調整の
際滑りの影響は自動的に減少して作用しなくなる。他方
不利な運転条件特に悪い地面状態において、滑りに関係
する信号ΔＶの混合により調整回路に振動が生ずると、
位置に関係する信号の混合の際同時に滑りの影響も弱め
られるので、比較的大きい割合の位置信号の場合により
この振動を減少することができる。速度差の処理は、さ
らにトラクタ10の小さい速度において強く作用するとい
う利点をもつている。これは、畑の始端ですきが急速に
引き込まれ、畑の終端でトラクタが溝から出る際すきが
長時間その深さを一定に保つとき、有利である。

第３図は第２の調整回路50のブロツク線図を示し、この
調整回路は第２図による第１の調整回路18とは次の点で
相違し、同じ構成素子には同じ符号を使用している。

第２の調整回路50は安定化のため負帰還装置51をもち、
その負帰還辺52は位置センサ31から滑り用調整回路分枝
にある第２の加算点43へ通じている。この場合位置セン
サ31から取出される位置信号ｌは、負帰還辺52にある微
分素子53で時間微分され、加算点43で速度差ΔＶから差
引かれる。従つて昇降機構11の昇降速度は負帰還で速度
差ΔＶへ加えられる。

第２の調整回路50は原理的に第１の調整回路と同じよう
に動作するが、安定化用負帰還装置51のため、振動する
傾向が少なく、これは特にきびしい地面状況において重
要である。このように位置信号ｌを滑り用調整回路分枝
へ負帰還することにより、振動が生ずる際滑り調整の安
定化を、第２図におけるより小さい位置信号割合で行な
うことができる。これにより今やゲインの設定の際、滑
り用調整回路分枝における精度の要求を一層よく考慮す
ることができる。

第４図は第３図の調整回路60のブロツク線図を示し、こ
の調整回路は第２図及び第３図による調整回路とは次の
点で相違し、同じ構成素子には同じ符号を用いている。

第３の調整回路60は第２の調整回路50のように負帰還装
置51をもつているが、その負帰還辺61は昇降機構11から
出て、この昇降機構11の調整器62の信号から昇降速度に
関係する信号を形成する。このため負帰還辺61中に信号
形成器63が接続されて、調整器62における調整弁22の開
閉状態及び開閉期間を示す信号又は制御偏差から、昇降
速度に関係する信号を形成する。信号形成器63は、比例
動作する調整弁22の制御信号を直接処理し、この制御信
号が昇降速度の基準となる。信号形成器63の出力信号
は、第２の加算点43で速度差ΔＶに加えられる。第３の
調整回路60によつても、第２の調整回路におけるように
安定化が行なわれる。

第４図では、さらに両方の加算点42と43の間に微分装置
65が接続され、滑りに関係する信号ΔＶの微分により滑
り用調整回路分枝の安定化が行なわれる。微分装置65
は、単独で第１の調整回路18に関連して使用するか、又
は第４図に示すように負帰還装置51と組合わせて使用す
ることができる。両方の場合滑り用調整回路分枝におけ
る微分成分の利用により、滑り用調整回路分枝の安定化
が助長される。

図示した実施例において、本発明の思想を逸脱すること
なく変更が可能なことはもちろんである。速度差を処理
する図示した調整回路は特に有利な組合わせを示すが、
速度差の代りに制御量として滑りをとることも可能であ
る。すべての車輪を駆動される車両では、前車軸にある
回転数センサ33の代りに、速度の実際値を求めるためレ
ーダセンサ又は光による速度センサを使用することがで
きる。図示した３つの制御量のほかに、付加的なパラメ
ータを調整回路18で処理することも可能である。さらに
第１図に示す実施例の代りに、位置用調整回路分枝と力
用調整回路分枝を液圧回路として構成し、滑り用調整回
路分枝を電気回路として構成し、滑りに関係する電気信
号を、電気−液圧変換器により液圧に変換して調整回路
へ加えることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はすきを枢着されかつ昇降機構の本発明による電
気−液圧調整装置をもつトラクタの概略側面図、第２図
は第１図によるトラクタ用調整回路のブロツク線図、第
３図及び第４図は滑り用調整回路分枝に安定化用負帰還
装置をもつ第２及び第３の調整回路のブロツク線図であ
る。 10……トラクタ、11……昇降機構、12……すき、17……
液圧モータ、18,50,60……調整回路、22……弁装置（調
整弁）、25……目標値発信器、29……力センサ、31……
位置センサ、37……混合装置、38,39……入力端、42,46
……加算点、45……出力信号、47……制御偏差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリードリヒ−ヴイルヘルム・ヘーフエル ドイツ連邦共和国デイツツインゲン５・ゲ オルク−フリードリヒ−ヘンデル−ヴエー ク６ (72)発明者 ハインリヒ・レーデイゲ ドイツ連邦共和国フアイインゲン／エン ツ・ブオルヴエーク11 (72)発明者 フーベルト・モハウプト ドイツ連邦共和国ビーテイヒハイム−ビツ シンゲン・フレーベルシユトラーセ７ (72)発明者 ヴエルネル・シユーマツヘル ドイツ連邦共和国アスペルク・ダンツイゲ ル・シユトラーセ11

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降機構（11）の位置に影響を及ぼす調整
   回路（18,50,60）に、少なくとも１つの位置センサ（3
   1）、力センサ（29）及び目標値発信器（25）が設けら
   れ、これらのセンサ及び目標値発信器の信号に関係し
   て、弁装置（22）を介して昇降機構（11）を操作する液
   圧シリンダ（17）が制御され、加算点（42）においてこ
   れらの信号に、付加的なセンサ（32,33）から、駆動さ
   れる車輪の滑りに関係する信号（ΔＶ）が加えられるも
   のにおいて、加算点（42）において、滑りに関係する信
   号（ΔＶ）が力センサ（29）の実際値信号（Ｆ）に加え
   られ、この加算点（42）の出力信号が混合装置（37）の
   入力端（39）に供給され、この混合装置（37）の他の入
   力端（38）に位置センサ（31）の実際値信号（ｌ）が供
   給され、混合装置（37）において、処理すべき入力信号
   が設定器（27）により任意に変化可能であり、混合装置
   （37）の出力信号（45）が別の加算点（46）へ供給さ
   れ、この加算点（46）へ目標値発信器（25）の信号が加
   えられて、調整回路（18,50,60）の制御偏差（47）を形
   成することを特徴とする、農薬用作業車両にある昇降機
   構の電気−液圧調整装置。
2. 【請求項２】滑りに関係する信号として、駆動される車
   輪（34）の駆動素度（v_a）と地面に対する農業用作業車
   両（10）の速度（v_ist）との速度差（ΔＶ）が求められ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。
3. 【請求項３】制御量としての位置及び力の実際値信号
   （ｌ及びＦ）及び滑りに関係する信号（ΔＶ）を求めて
   処理する装置（23,29,31,32,37）が電子装置として構成
   されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】制御量としての位置及び力の実際値信号
   （ｌ及びＦ）及び滑りに関係する信号（ΔＶ）から制御
   偏差を形成するために、調整回路（18）がただ１つの目
   標値発信器（25）をもつていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項ないし第３項の１つに記載の装置。
5. 【請求項５】力センサの実際値信号（Ｆ）を加えられる
   加算点（42）へ滑りに関係する信号（ΔＶ）を供給する
   滑り用調整回路分枝に増幅装置（36）が設けられている
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第４項
   の１つに記載の装置。
6. 【請求項６】増幅装置（36）が滑りに関係する信号（Δ
   Ｖ）の供給を遮断することを特徴とする、特許請求の範
   囲第５項に記細の装置。
7. 【請求項７】位置用調整回路分枝及び力用調整回路分枝
   が液圧回路として構成され、滑り用調整回路分枝が電気
   回路として構成され、滑り関係する電気信号が電気−液
   圧変換器により液圧に変換されて調整回路へ加えられる
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第６項
   の１つに記載の装置。
8. 【請求項８】昇降機構（11）の昇降速度に関係する信号
   が、負帰還装置（51）を介して滑り用調整回路分枝に加
   えられることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ない
   し第７項の１つに記載の装置。
9. 【請求項９】昇降速度に関係する信号として位置センサ
   （31）の信号（ｌ）が使用され、この信号（ｌ）が、負
   帰還装置（51）にある微分素子（53）を介して、滑り用
   調整回路分枝にある第２の加算点（43）へ加えられるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載の装置。
10. 【請求項１０】負帰還装置（51）に信号形成器（63）が
    設けられて、昇降機構（11）にある調整器（62）におけ
    る２つの信号即ち弁装置（22）の弁の開閉状態及び開閉
    期間を示す信号から、昇降速度に関係する信号を形成し
    て、滑り用調整回路分枝へ加えることを特徴とする、特
    許請求の範囲第８項に記載の装置。
11. 【請求項１１】力の実際値信号（Ｆ）を加える加算点
    （42）の前で滑り用調整回路分枝に微分装置（65）が設
    けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
    ないし第10項の１つに記載の装置。