JPH0722442B2 - 圃場作業機における作業部の昇降速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、農用トラクタ等の圃場作業機における作業部
の昇降速度制御装置に係るものである。

［従来技術及び発明が解決しようとする問題点］ 一般に、この種圃場作業機においては、例えば農用トラ
クタの如く、作業部高さを、高さ操作具であるポジシヨ
ンレバーのレバー操作対応位置に位置するよう自動制御
をする所謂ポジシヨンコントロール方式を採用したもの
がある。

ところでこの場合、圃場作業機においてはレバー操作の
幅は小さいのが普通で、この場合には、作業部高さの制
御を正確に行うため作業部の移動速度をゆつくりと遅い
ものにしておくことが好ましいが、そうすると、機体回
行時の如く、大きくポジシヨンレバーを操作して作業部
を上動せしめるときの迅速な作業部の昇降動ができず、
作業能率が著しく低下する。これに対し、作業部の昇降
速度を早くして回行時等に対応させたときには、圃場作
業時における作業部の昇降速度が早すぎて変位誤差が大
きくなりハンチング現象を生じてしまううえ、精度の高
い高さ制御ができなくなる。

そこで、圃場作業における圃場操作範囲を予め設定し、
この範囲内の操作では低速とし、これを越えて操作され
たときには高速となる構成にすることが提唱されるが、
作業部が高速でレバー位置まで昇降するとき、レバー位
置まで高速としたのでは停止時の衝撃が大きいうえハン
チング現象も生じて好ましくなく、また前記圃場操作範
囲に達した時点で低速となるようにしたときには、作業
部は、圃場操作範囲の最も端からレバー位置に達するの
で、作業部のレバー位置への迅速な移動が損なわれると
いう問題が有る。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの欠点を一掃す
ることができる圃場作業機における作業部の昇降速度制
御装置を提供することを目的として創案されたものであ
つて、高さ操作具の操作位置検知をする操作位置検知手
段と、作業部高さの検知をする作業部高さ検知手段とに
接続され、作業部高さが検知された高さ操作具の操作位
置となるよう高さ作動部に対して高さ制御指令を出力し
て作業部高さの自動制御をするための高さ制御部を備え
てなる圃場作業機において、前記高さ制御部には、作業
部高さに対する高さ操作具の操作範囲が、予め設定され
る第一設定域内であるか否かの判断をし、第一設定域内
であると判断される場合には遅い作動速度となる第一の
高さ制御指令を出力し、第一設定域を越えて大きいと判
断される場合には、作業部高さが第一設定域よりも狭い
範囲で予め設定される第二設定域内に達したか否かの判
断をし、達していないと判断されるときには早い作動速
度となる第二の高さ制御指令を出力し、第二設定域内に
達したと判断されるときには遅い作動速度となる第三の
高さ制御指令を出力する作動速度出力制御手段を設けた
ことを特徴とするものである。

そして本発明は、この構成によつて、ポジシヨンレバー
の操作状態に応じて最適速度での作業部の高さ制御を行
うことができる様にしたものである。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図面
において、１は農用トラクタの走行機体であつて、該走
行機体１には、作業部（ロータリ耕耘部）が昇降リンク
機構３を用いて連結されており、リフトロツド4aを介し
て昇降リンク機構３のロアリンク3aに連結されたリフト
アーム４が油圧作動で上下揺動することによつて作業部
２は上下昇降動するようになつていること等は何れも従
来通りである。ここで５は運転席、６はトランスミツシ
ヨンケース、７は油圧ケース、８は後輪、９は後輪を覆
うフエンダーである。

一方、10はポジシヨンレバーであつて、該ポジシヨンレ
バー10は、フエンダー９に設けた制御操作部11に設けら
れたものであるが、その回動基端部には、ポジシヨンレ
バー10の操作位置を検知するレバー位置検知センサ12が
設けられている。一方、前記リフトアーム４の揺動基端
部には、該リフトアーム４の揺動角度、即ち作業部２の
昇降高さを検知するアーム角度検知センサ13が設けられ
ており、これら両センサ12、13からの検知値A,Bが前記
制御操作部11に内装されるマイクロコンピュータ等から
なる制御部14に入力するようになつている。さらに本実
施例では、走行機体１のボンネツト1a内に搭載されるエ
ンジン（図示せず）の回転数を検知する回転数検知セン
サ15が設けられており、その検知値Ｃも制御部14に入力
するようになつている。そして制御部14は、これら検知
値A,B,Cに基づいた後述する比較判断によつてリフトア
ーム４を昇降動するための昇降用ソレノイド16、16aに
対して切換え制御指令を出し、切換えバルブ（図示せ
ず）の切換えを行うようになつている。

尚、実施例の制御部11では、さらに作業部２の耕耘深さ
が一定となるように自動制御する耕深自動制御機構、機
体に対する作業部２の傾斜角度を自動的に制御する傾斜
自動制御機構等の制御が、またキースイッチをONにした
始動時にはポジシヨンレバー10のポジシヨンセツト位置
へのレバー操作を行なわなければ各アクチユエータの作
動が出来ない等の制御を行うように構成されるものであ
るが、ここではこれらの説明は省略する。

次に、本発明を実施した制御手順について、タイミング
チヤート図とフローチヤート図を用いて説明する。即
ち、制御部14は、スタート状態で、まず必要な初期デー
タをデータリードして読み込む。そしてレバー位置検知
センサ12とアーム角度検知センサ13との検知値A,Bが異
なつている（Ａ≠Ｂ）か否かが判断され、異なつていな
い、即ち両検知値A,Bが等しく（Ａ＝Ｂ、但し所定の不
感域を存した状態で等しくなるように設定されてい
る）、ポジシヨンレバー10が、作業部高さ対応位置にセ
ツトされている場合にはNOと判断され、この状態では作
業部２の昇降をする必要はないのでソレノイド16、16a
はOFFのままに制御される。

一方、異なつているとしてYESの判断がされた場合に
は、次に、レバー側検知値Ａの方がアーム側検知値Ｂよ
りも大きい（Ａ＞Ｂ）が否かが判断され、レバー側検知
値Ａの方が大きい、即ちポジシヨンレバー10が作業部高
さ対応位置よりも高い位置にセツトされたとしてYESと
判断された場合には、さらにレバー側検知値Ａが、アー
ム側検知値Ｂに予め設定される第一設定値α（例えばそ
の角度を10度とする）を加えた値よりも大きい（Ａ＞Ｂ
＋α）か否かが判断され、大きい場合、即ちポジシヨン
レバー10が作業部高さ対応位置から第一設定値αによつ
て決定される第一設定域を越えて大きく操作された場合
には、YESの判断が成されて上昇用ソレノイド16に連続
したONの切換え指令が出され、これによつてリフトアー
ム４は連続して上動し、作業部２は早い速度で上昇する
ことになる。

一方、大きくない、即ちポジシヨンレバー10のレバー位
置が第一設定域以内の小さな範囲で上動側にセツトされ
ている場合にはNOの判断が成され、この場合には、次に
上昇用ソレノイド16が連続してONに切り換えられていた
か否かの判断が成される。即ち、作業部２が第一設定域
内となるには、ポジシヨンレバー10のレバー操作が初め
から第一設定域内である前述した場合と、第一設定域を
越えたものが、前記連続したリフトアーム４の上動作動
によつて第一設定域内になつた場合との二つのケースを
区別するものであり、前者のポジシヨンレバー10の操作
が初めから第一設定域内の小さい範囲でのレバー操作の
場合にはNOの判断が成され、しかる後、回転数検知セン
サ15の検知値Ｃが予め設定される低い第一設定回転数Ｄ
（例えば1000rpm）よりも小さい（Ｃ＜Ｄ）、つまりエ
ンジンが低速回転しているか否かが判断され、小さいと
してYESの判断が成されると、制御部14は上昇側ソレノ
イド16に対しON時間t₁の長い第一のインチングモード信
号を発してリフトアーム４の上動制御を行うことにな
り、エンジン回転数Ｃが第一設定回転数Ｄよりも大きく
NOと判断されたときには、次に前記第一設定回転数Ｄよ
りは大きい値で設定される第二設定回転数Ｅ（例えば20
00rpm）よりも小さい（Ｃ＜Ｅ）、つまりエンジンが中
速回転しているか否（エンジンが高速回転している）か
が判断され、小さいとしてYESの判断が成されると、上
昇用ソレノイド16に対してON時間t₂（t₁＞t₂）という中
程度の第二のインチングモードによる上動制御が成され
る。また第二設定回転数Ｅよりも大きいとしてNOの判断
が成されると、上昇用ソレノイド16に対してON時間t
₃（t₂＞t₃）の短い第三のインチングモードによる上動
制御が成され、この様にして、ポジシヨンレバー10のレ
バー操作範囲を第一設定域内とした場合においては、第
一設定域を越えて操作した場合に比して遅い速度で作動
するようになつており、さらにこの場合、エンジン回転
数の大小に対応して上昇用ソレノイド16のON時間を短長
制御して、エンジン回転数に拘りなくリフトアーム４の
移動速度を揃える設定になつている。

また、前述した上昇用ソレノイド16が連続したONに切り
換えられたか否かの判断で、連続したONに切り換えられ
ているとしてYESの判断が成された場合、さらにレバー
側検知値Ａがアーム側検知値Ｂに前記第一設定値αより
も小さい第二設定値β（例えば５度）を加えた値よりも
小さい（Ａ＜Ｂ＋β）か否かが判断され、レバー側検知
値Ａの方が大きい、即ち上動する作業部２は依然として
第二設定値βによつて算出される第二設定域を越えた位
置に位置するとしてNOの判断が成された場合には、上昇
用ソレノイド16の連続したON作動がそのまま継続され、
作業部２は早い速度で移動する。そしてリフトアーム４
がさらに上動して作業部２が第二設定域内に入り、レバ
ー側検知値Ａの方が小さくなつてYESの判断が成される
と、次にエンジンの回転数Ｃが前述した第一設定回転数
Ｄよりも小さい（Ｃ＜Ｄ）か否かが判断され、小さいと
してYESの判断が成されると、上昇側ソレノイド16に対
して、短いON時間t₄（実施例においてt₄は、t₁は勿論、
t₂、t₃の何れよりも小さい時間）による第四のインチン
グモードで移動制御が成され、エンジン回転数Ｃが第一
設定回転数Ｄよりも大きくNOと判断される場合には、次
に第二設定回転数Ｅよりも小さい（Ｃ＜Ｅ）か否かが判
断され、小さいとしてYESの判断が成されると、上昇用
ソレノイド16に対してさらに短いON時間t₅（t₄＞t₅）に
よる第五のインチングモードでの移動制御が成される。

一方、大きいとしてNOの判断が成されると、上昇用ソレ
ノイド16に対してON時間t₆（t₅＞t₆）が最も短い第六の
インチングモードでの上動制御が成されることになり、
この様にして、ポジシヨンレバー10のレバー操作が第一
設定域を越えて上方に操作された場合に、リフトアーム
４が第一設定域を越えてポジシヨンレバー10のレバーセ
ツト位置により近い第二設定域になるまで早い速度で移
動し、第二設定域に達するとエンジン回転数に対応する
遅い速度となるインチングモードによつて上動速度に制
動が加えられ、レバーセツト位置まで上動するようにな
つている。

一方、レバー側検知値Ａの方が小さい、即ちポジシヨン
レバー10が作業部高さ対応位置よりも低い位置にセツト
されたとしてNOと判断された場合には、逆に下降用ソレ
ノイド16aに対してONとする制御指令が出され、これに
よつてリフトアーム４は下動し、作業部２が下降するこ
とになるが、この場合には、前記上動制御の場合とは異
なり作業部２の自重効果作用によつて略一定速度での下
動が可能なため、エンジン回転数に対する配慮は必要な
い。即ち、この制御には、まず、レバー側検知値Ａに前
記第一設定値α（この値は上昇する場合の第一設定値α
に対して大小異ならしてもよい）を加えた値よりもアー
ム側検知値Ｂが大きい（Ｂ＞Ａ＋α）か否かが判断さ
れ、大きい場合、即ちポジシヨンレバー10が作業部高さ
対応位置から第一設定値αによつて決定される第一設定
域を越えて大きく下方に操作された場合にはYESの判断
が成されて下降用ソレノイド16aに連続したONの切換え
指令が出され、これによつてリフトアーム４は連続して
下動し、作業部２は早い速度で下降することになる。

一方、大きくない、即ちポジシヨンレバー10のレバー位
置が第一設定域以内の小さな範囲で下降側にセツトされ
た場合には、NOの判断が成されることになり、この場合
には、次に下降用ソレノイド16aが連続してONに切り換
えられていたか否かの判断が成される。そしてこの判断
で、連続したONに切り換えられているとしてYESの判断
が成された場合には、さらにアーム側検知値Ｂがレバー
値検知値Ａに前記第一設定値αよりも小さい下降用の第
二設定値γ（上昇する際の第二設定値βと同じでも良い
が、実施例ではβよりも小さく例えば３度に設定されて
いる）を加えた値よりも小さい（Ｂ＜Ａ＋γ）か否かが
判断され、アーム側検知値Ｂの方が大きい、即ち下動す
る作業部２は依然として下降用第二設定値γによつて算
出される第二設定域を越えた位置に位置するとしてYES
の判断が成された場合には、下降用ソレノイド16aの連
続したON作動がそのまま継続され、作業部２は早い速度
で移動する。そしてリフトアーム４がさらに下動して作
業部２が第二設定域内に入り、アーム側検知値Ｂの方が
小さくなつてYESの判断が成されると、下降側ソレノイ
ド16aに対して、短いON時間t₈による第八のインチング
モードで移動制御が成されることになる。また、前記下
降用ソレノイド16aが連続してONに切り換えられていた
か否かの判断で否（NO）と判断された場合、即ちポジシ
ヨンレバー10の下降側への操作が第一設定域以内の操作
であつた場合には、下降用ソレノイド16aに対してさら
に短いON時間t₇（t₇＞t₈）による第七のインチングモー
ドでの移動制御が成されることになり、この様にして、
ポジシヨンレバー10のレバー操作が第一設定域を越えて
下降側に操作された場合には、リフトアーム４が第一設
定域を越えてポジシヨンレバー10のレバーセツト位置に
より近い第二設定域内になるまでは早い速度で移動し、
第二設定域に達すると遅い速度となるインチングモード
によつて下動速度に制動が加えられ、レバーセツト位置
まで下降するようになつており、本発明の作動速度出力
制御手段が実施されている。

叙述の如く構成された本発明の実施例において、作業部
２の上下昇降動操作は、ポジシヨンレバー10のレバー操
作によつて自動的に行われることになるが、作業部２を
上下動させる場合において、作業中において通常行われ
るレバー操作として、ポジシヨンレバー10のレバー操作
量が小さく、第一設定域内である場合には、上昇用ソレ
ノイド16は当初からインチングモードによるON切換え制
御が成され、リフトアーム４は遅い速度で上下動し、レ
バーセツト位置に対応する位置で停止することになる。
このため作業部２は、正確で精度の高い作業部高さの設
定が可能になつて、極めて整然とした圃場作業を行うこ
とができる。

一方、機体回行時等においては作業機２を大きい範囲で
昇降させる必要があり、そのため、ポジシヨンレバー10
を第一設定域を越えて大きく上方にレバー操作すること
になる。この様に第一設定域を越えて大きいレバーセツ
トが成されると、上昇用ソレノイド16が連続ONに切換え
られて迅速な作業部２の上動が行われ、そしてこの迅速
な上動は、前記第一設定域よりもレバーセツト位置に近
い第二設定域に達するまで行われ、以降は上昇用ソレノ
イド16の対応する第四〜六のインチングモードによるON
切換えによつて前記早い上動作動に制動が掛けられ、停
止の際の衝撃を緩衝し、かつレバーセツト位置に合致し
た精度の高い停止位置を確保することができる。そして
機体回行が終了し、作業を再開するに際し、ポジシヨン
レバー10は第一設定域を越えて大きく下降操作されるこ
とになるが、この場合も、上昇せしめる場合と同じく、
第一設定域よりもレバーセツト位置に近い第二設定域に
達するまでは下降用ソレノイド16aは連続ONになつて早
い下降制御が成され、第二設定域に達した以降は下降用
ソレノイド16aに第八のインチングモードによる切換え
が成されて早い下降に制動が加えられることになる。

この様に、本発明が実施されたものにおいては、作業部
２の昇降動をポジシヨンレバー10のレバーセツト位置に
合せて自動制御するようにした所謂ポジシヨンコントロ
ールを採用したものでありながら、レバーセツトによつ
て作業部２を上下動せしめる場合において、圃場作業中
で主に使用される小さい範囲でのレバー操作の場合に
は、ゆつくりとした遅い第一の速度指令による作業部２
の昇降制御ができ、また、機体回行時の如く大きな範囲
でのレバー操作の場合には、当初は早い第二の速度指令
での作業部昇降動を行い、停止する直前の第二設定域に
達すると遅い第三の速度指令に基づいて減速されて制動
が掛けられ衝撃のない状態で正確に停止できることにな
る。

しかも、この早い第二の速度指令状態から遅い第三の速
度指令状態に切り換えられる時点が、前述したようにレ
バー操作をしても遅い速度での移動制御が成される第一
設定域の範囲よりも狭く、レバーセツト位置に近い第二
設定域の範囲で成されるので、第一設定域を、圃場作業
に合せて自由に設定することができ、そして第一設定域
を大きく取つたとしても、これには拘りなく、機体回行
時等の作業部２の昇降動を極めてスピーデイに行い得
て、作業能率を大いに向上した作業部２の昇降動制御を
行うことができ、ソレノイドバルブを使用した制御であ
つても、昇降作動が円滑で、かつ一個のソレノイドバル
ブでの油圧流量調節も可能になる。

さらにこの場合、第二設定域での遅い第三の速度指令の
方が第一設定域での遅い第一の速度指令よりも高速とな
るように設定してあるから、第二設定域をより狭くして
停止位置に近づけるように設定でき、これによつてさら
に迅速で確実な作業部２の移動作動を行うことができる
ことになる。

しかも実施例においては、前記作業部２の遅い上動の際
に、インチングモードを、エンジンの回転数に合せて、
回転数が低い場合にはON時間が長くなるように段階的に
変化させたので、エンジン回転数の変化に伴い圧油送り
量の変化があるにもかかわらず、作業部２の上動速度を
略一定に制御でき、このため速度感覚がどのエンジン回
転数でも略一定となるよう制御できて圃場作業の作業性
を一段と向上できる。さらに作業部が前述したように早
い第二の速度指令で移動する際には、上昇用ソレノイド
16の連続したON切換えによつて、エンジン回転数に合せ
た緩急の移動制御が成されるが、停止直前の第二設定域
に達した際の減速作用を、移動速度が早いほど低速とな
る様に設定されるので、仮令早い速度で上動しても衝撃
吸収作用が計れると共に高精度の停止ができて都合がよ
い。また、作業部２が下降する際の第二設定域は、実施
例の如く作業部２が自重降下する単動式の油圧シリンダ
を用いた場合にはエンジンの回転数に無関係に下降速度
は略一定に維持されるが、この場合、下降速度は上昇す
る場合に比して比較的遅く、従つて下降用第二設定域を
上昇用のものより小さくしてより迅速な下降を行い得る
ことになつて都合がよい。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものでないことは
勿論であつて、第一設定域、第二設定域の範囲は、第二
設定域の方が狭いという条件つきで自由に設定でき、そ
の場合に、実施例の様に上下動両方ではなく、上動側、
下動側の一方のみに実施してもよく、さらに操作具とし
ては、レバー式ではなく例えばダイヤル式等の適宜のも
のを用いることができ、移動速度の変化は、インチング
によるものではなく、弁の絞り量を調整するもの等であ
つても実施できる。また、エンジンの回転数によるイン
チングモードの切換えは、本発明を実施する場合におい
ては必ずしも必要な構成でないが、作業部の上下動を複
動式の油圧シリンダで行つた場合には、下動についても
エンジン回転数によつて下降速度が変化することにな
り、この場合には下降する際のインチングモードについ
ても実施例の如くエンジン回転数の変化によつてインチ
ングモードを切換えるようにして制御できるものであ
る。

［作用効果］ 以上要するに、本発明は叙述の如く構成したものである
から、高さ操作具によつて作業部高さを制御するに際
し、圃場作業をしている場合の如く操作範囲が小さい第
一設定域内であるときには、第一の高さ制御指令による
遅い速度で高精度の高さ制御が成され、また機体回行時
の場合の如く第一設定域を越えて大きく操作をしたとき
には、第二設定域までは第二の高さ制御指令による早い
速度で移動し、第二設定域内に達した以降は第三の高さ
制御指令による遅い速度で移動してスピーデイでしかも
高精度の高さ制御が成される。

しかも操作具を大きく操作した場合に早く速度から遅い
速度に変化する時点を、第一設定域よりは狭い第二設定
域と区別して設定したので、第一設定域を、圃場作業に
合せて自由に設定する一方、第二設定域を停止に対応し
て自由に設定し得ることになつて、高精度の整然とした
圃場作業ができると共に、機体回行時等の際における作
業部の昇降動制御を一層スピーデイに行い得て、作業性
の向上を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る圃場作業機における作業部の昇降
速度制御装置の一実施例を示すものであつて、第１図は
農用トラクタの全体側面図、第２図は制御機構のブロツ
ク図、第３図Ａ、Ｂはそれぞれ第一設定域内のレバー操
作、第一設定域を越えたレバー操作があつた場合のタイ
ミングチヤート図、第４図はフローチヤート図である。 図中、１は走行機体、２は作業部、４はリフトアーム、
10はポジシヨンレバー、12はレバー位置検知センサ、13
はアーム角度検知センサ、14は制御部、αは第一設定
値、β、γは第二設定値である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛田 衛 島根県八束郡東出雲町大字揖屋町667番地 １ 三菱農機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高さ操作具の操作位置検知をする操作位置
   検知手段と、作業部高さの検知をする作業部高さ検知手
   段とに接続され、作業部高さが検知された高さ操作具の
   操作位置となるよう高さ作動部に対して高さ制御指令を
   出力して作業部高さの自動制御をするための高さ制御部
   を備えてなる圃場作業機において、前記高さ制御部に
   は、作業部高さに対する高さ操作具の操作範囲が、予め
   設定される第一設定域内であるか否かの判断をし、第一
   設定域内であると判断される場合には遅い作動速度とな
   る第一の高さ制御指令を出力し、第一設定域を越えて大
   きいと判断される場合には、作業部高さが第一設定域よ
   りも狭い範囲で予め設定される第二設定域内に達したか
   否かの判断をし、達していないと判断されるときには早
   い作動速度となる第二の高さ制御指令を出力し、第二設
   定域内に達したと判断されるときには遅い作動速度とな
   る第三の高さ制御指令を出力する作動速度出力制御手段
   を設けたことを特徴とする圃場作業機における作業部の
   昇降速度制御装置。
2. 【請求項２】前記第一の高さ制御指令による遅い速度よ
   りも第三の高さ制御指令による遅い速度の方が遅い設定
   になつていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の圃場作業機における作業部の昇降速度制御装置。