JPH084405B2 - 対地作業機の耕深制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 この発明は、対地作業機の昇降制御装置に関する。

（ロ） 従来の技術 従来、対地作業機の耕深制御装置として、耕深爪の耕
深を検出する手段を設け、予め設定した耕深の目標値に
対する検出耕深の偏差にもとずき作業機を昇降作動させ
るようにして自動的に耕深を目標値に一致させるように
した対地作業機の耕深制御装置があり、中にはマイクロ
コンピューターを内蔵して偏差の量と制御動作速度とを
比例させて、目標値への収束を速めるという比例制御を
用いるものもあった。

（ハ） 発明が解決しようとする問題点 ところが、対地作業機の作業中の走行速度には、トラ
クターの変速機の前進第１速で作業を行う場合と、同第
２速で行う場合とでは約２倍の速度差があり、耕深検出
手段もとづき自動的に作業機を昇降させて耕深を一定に
制御するようになされているものの、前進第１速で作業
する際には上記制御が走行速度に比べて速すぎ、同第２
速で作業する際には遅すぎるという欠点があった。

（ニ） 問題点を解決するための手段 この発明では、トラクターに昇降機構を介して昇降自
在に連結されたロータリ耕耘作業機に耕耘爪の耕深を検
出する手段を設けて、予め設定した耕深を目標値として
同作業機の昇降作動を制御すべく構成した耕深制御装置
において、作業機が地表面から離隔した上方位置から接
地するまで急速降下させる降下作動の制御と、作業中一
定耕深を保持するために耕耘爪が目標値に近づくにした
がい、目標値と耕深の検出値との偏差に比例して段階的
に減速させる比例降下作動の制御との二通りの降下速度
制御を行うべく構成すると共に、トラクターの変速機に
使用中の変速比が前進第１速であるか否かを電気的に検
知する手段を設け、同手段の検知結果にもとづき、前記
比例降下作動の制御を、マイクロコンピュータに予め記
憶させた高速対応と低速対応とからなる二通りの偏差に
それぞれ略比例したデユーティ比の制御出力を読み出し
て行うようにしたことを特徴とする対地作業機の耕深制
御装置を提供せんとするものである。

（ホ） 作用・効果 この発明によれば、トラクターの変速機を前進第１速
に入れて作業する場合には、低速作動の制御信号で昇降
機構を制御し、同第２速以上の変速比で作業する場合に
は、高速作動の制御信号で昇降機構を制御することがで
き、第１速と第２速以上の両方の走行速度に対し、それ
ぞれに最適の動作速度で作業機昇降制御を行うことがで
き、耕起作業の精度を高め、同作業の仕上り状態を良好
に対するという効果がある。

しかも、作業中一定耕深を保持するための耕深制御と
して、耕耘爪が目標値に近づくにしたがい、目標値と耕
深の検出値との偏差に比例して段階的に減速させる降下
作動の制御を行い、かかる制御を、トラクターの変速機
に使用中の変速比が前進第１速であるか否かを電気的に
検出し、同検知結果にもとづいてマイクロコンピュータ
に予め記憶させた高速対応と低速対応とからなる二通り
の偏差にそれぞれ略比例したデユーティ比の制御出力を
読み出して行うようにしたのでレスポンスが向上し、よ
り高度で正確な自動耕深制御が可能となり、上記効果に
加え、一定耕深の保持が迅速、かつ、安定して行われ
る。

（ヘ） 実施例 この発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、
（Ａ）は農業用のトラクターを示し、フレーム（１）の
上面にエンジン（２）及びエンジン（２）と直結した油
圧ポンプ（３）を内蔵した原動機部（４）を搭載し、原
動機部（４）の後方に連設したクラッチハウジング
（５）の後部にミッションケース（６）を連設して、同
ケース（６）の左右側に配設した左右後車輪（７）を駆
動すると共に、フレーム（１）の下方左右側に配設した
左右前車輪（８）を運転部（９）に立設したハンドル
（10）で操向してトラクター（Ａ）を走行させるように
構成している。

また、ミッションケース（６）の後面には、左右傾動
自在としたヒッチ（11）を連設して、同ヒッチ（11）を
介し作業機（Ｂ）を連結しており、同作業機（Ｂ）は、
機枠（12）の下方に軸架した耕耘軸（13）を連動機構
（14）を介して回動せしめ、同軸（13）に多数植設した
耕耘爪（15）にて圃場面を耕起するように構成してい
る。

なお、耕耘爪（15）の後方には、上カバー（26）の後
端に連設された上端を中心として回動自在のリヤカバー
（16）が連設されており、更に機枠（12）の後方にはデ
プスアジャストフレーム（17）を介して尾輪（18）が垂
設されている。

また、ミッションケース（６）の上面には、油圧作動
の昇降機構（19）が配設されており、同機構（19）から
後方向に延出した左右リフトアーム（20）（21）を、同
機構（19）を中心として上下回動せしめ、同アーム（2
0）（21）の先端を、それぞれリフトロッド（22）を介
してロータリ作業機（Ｂ）の機枠（12）と連結して、同
機構（19）の作動により同作業機（Ｂ）を昇降作動させ
るものである。なお、同作業機（Ｂ）の上昇作動は、油
圧ポンプ（３）からの油圧により行われるものである
が、降下作動は同作業機（Ｂ）の自重によって行われる
ものである。

また、右側リフトロッドの中途には、ロータリ作業機
（Ｂ）を、トラクター（Ａ）に対しローリングさせるた
めの油圧シリンダー（23）が介設されている。

そして、これらの油圧アクチュエータの作動は、下記
のように構成した制御装置（Ｃ）によって制御されてい
る。

すなわち、同トラクター（Ａ）には、トラクター
（Ａ）の水平からの前後傾斜を検出するためのピッチン
グセンサー（24）を運転部（９）の左側に配設し、ミッ
ションケース（６）の後面と、同後面に左右傾斜自在に
連設したヒッチ（11）との間に、トラクター（Ａ）とロ
ータリ作業機（Ｂ）との相対傾斜を検出するためのロー
リングセンサー（25）を配設し、ロータリ作業機（Ｂ）
の上カバー（26）の上面に、リヤカバー（16）の回動角
度を、ロッド（27）を介し検知して耕耘爪（15）の耕深
を検出するためのリヤカバーセンサー（28）を配設して
いる。

また、昇降機構（19）の左リフトアーム（20）の基端
には、同アーム（20）の昇降回動角度を検出して、作業
機（Ｂ）の上下位置を検知するための昇降センサー（2
9）が配設されており、更に、運転部（９）左側の主変
速レバー（30）の基端には、同レバー（30）を後退位置
に入れたときに出力する後退検出センサー（31）を配設
している。

そして、昇降機構（19）及びローリング用の油圧シリ
ンダー（23）の作動は、上記の各センサー（24）（25）
（28）（29）（31）の検出結果により制御されており、
この制御の初期設定、及び制御モード切換のためのコン
トロールボックス（32）を運転部（９）の右側フェンダ
ー上面に配設されている。

コントロールボックス（32）は、内部に時間経過を検
知する手段と、各検知手段からの検出結果を演算し、演
算結果を出力する手段としてのマイクロコンピューター
（33）及び入出力インターフェース（33−１）（33−
２）等の周辺機器を内蔵しており、同ボックス（32）の
表面には、モード切換ダイアル（34）、作業機上下位置
設定ダイアル（35）、耕深設定ダイアル（36）、耕深制
御の感度設定スイッチ（37）、作業機（Ｂ）を手動で昇
降させるための昇降スイッチ（38）、トラクター（Ａ）
と作業機（Ｂ）との間の左右傾斜角度設定ダイアル（3
9）、左右傾斜の作動速度設定スイッチ（40）、左右傾
斜反転スイッチ（41）が配設されている。

そして、マイクロコンピューター（33）にて各センサ
ー（24）（25）（28）（29）（31）からの出力を、各ダ
イアル及びスイッチ（34）（35）（36）（37）（38）
（39）（40）（41）の設置位置を参照して処理し、昇降
機構（19）及びローリング用の油圧シリンダー（23）の
作動を制御するための電磁油圧制御弁（42）（43）のソ
レノイド（44）（45）（46）（47）へ制御出力するよう
に構成している。

次いで、作業中、耕深の目標値を保持するための制御
について第６図、第７図によって説明すると、耕起作業
中、リヤカバーセンサー（28）から耕深の検出値（50）
が継続して出力されており、予め耕深設定ダイアル（3
6）で設定した目標値（51）から上記検出値（50）を差
引いた偏差（ｄ）が正［負］、すなわち耕深が設定値よ
りも浅い［深い］場合、上記偏差（ｄ）に略比例したデ
ューテイ比の制御出力（52）［（52′）］をソレノイド
（45）［（44）］に出力させて目標値（51）からの偏差
に略比例した動作速度で作業機（Ｂ）を降下［上昇］さ
せる。

このように、作業機（Ｂ）の耕深制御が目標値からの
偏差に比例した制御量によって行われるという比例制御
によって行われるので、高度な耕深制御が行われ、一定
耕深の保持が迅速かつ安定して行われるという効果があ
る。

特に本発明では、上記の耕深制御装置中のマイクロコ
ンピューター（33）のメモリー（Ｍ）に第８図、第９図
で示す二通りの偏差（ｄ）と制御出力（52）（52′）の
デューティー比との対応を記憶させており、第８図示の
ものは低速対応（48）で各偏差（ｄ）に対する制御出力
（52）（52′）のデューティー比を第９図示の高速対応
（49）に比べて小さくしてある。

また、変速機の使用中の変速比が前進第１速であるか
否かを検出する手段として、主変速レバー（30）には同
レバー（30）を、前進第１速位置に入れたときにONする
スイッチ（53）を配設して、同スイッチ（53）がONして
マイクロコンピューター（33）に出力するようにしてお
り、同出力があるときは、耕深の偏差（ｄ）に対しメモ
リー（Ｍ）から第８図の低速対応（48）を読み出し、低
いデューティー比で作業機の昇降作業制御を行い、同出
力がないときは偏差（ｄ）に対し第９図の高速対応（4
9）を読み出して、高いデューティー比で作業機の昇降
作動制御を行うことにより、前進第１速及びそれ以上の
走行速度のそれぞれに適した動作速度で耕深制御を行う
ことが可能である。

また、耕起作業中急激に負荷が大きくなった際、エン
ジン（２）が失速し、すばやく手動で作業機（Ｂ）を上
昇させて負荷を軽減してやらないとエンジン（２）が停
止することがあるが、このような不具合を解消するため
に、回転計等でエンジン（２）の回転数が急激に低下し
たことを検出し、マイクロコンピューター（33）に入力
して作業機（Ｂ）を自動的に急上昇させるようにするこ
ともできる。

また作業機（Ｂ）が地表面から離隔した上方位置から
耕起作業位置までの降下作動について第10図、第11図に
より説明すると、コントロールボックス（32）の昇降ス
イッチ（38）の操作等により、マイクロコンピューター
（33）から作業機降下用のソレノイド（45）に出力され
ると、電磁油圧制御弁（42）の降下側のポートが開き、
作業機（Ｂ）を急激降下させる。

この急速降下は、マイクロコンピューター（33）から
の出力によって制御されており、同出力は、昇降機構
（19）に設けた昇降センサー（29）からの信号により、
作業機（Ｂ）の対地高さが減ずるに従って同出力のデュ
ーティ比が次第に減少するように制御されており、その
ため、作業機（Ｂ）が地表に上方から近接するに従って
降下速度が次第に減速されるようになっている。

そして、作業機（Ｂ）が降下して、リヤカバー（16）
の下端（16−１）が地表面に当接して押し上げられ、リ
ヤカバーセンサー（28）からの検出値（50）が立ち上り
（50a）、この立ち上がり（50a）によって接地が検知さ
れ、マイクロコンピューター（33）のタイマー機能を用
いて接地時点から所定時間（ｔ）を経過するまでの間、
上記出力のデューティ比の減少を継続させ、所定時間
（ｔ）の経過後、一定耕深保持の制御に移行する。

従って、耕耘爪下端（15−１）の接地を、リヤカバー
センサー（28）からの出力により検出し、作業機降下速
度減速手段としてのパルス状出力（58）にて、電磁油圧
制御弁（42）のソレノイド（45）を作動させるように構
成したことにより、耕耘爪下端（15−１）が接地してか
ら所定時間経過するまでの間、作業機（Ｂ）の降下速度
の減速を行うことが可能になり、耕耘爪（15）の喰い込
みによるエンスト及びダッシング等の弊害を防止するも
のである。

なお、上記の減速の度合は、パルス状出力のデューテ
ィ比を変更することで調整可能であり、本実施例では、
前記スイッチ（53）を利用して、同スイッチ（53）がO
N、すなわち変速機が前進第１速に入っているときは、
第10図で示す低デューティ比の出力（55）で昇降機構
（19）を制御して作業機（Ｂ）の降下速度を遅くし、同
スイッチ（53）がOFF、すなわち前進第２速以上のとき
は第11図で示す高デューティ比の出力（56）によって昇
降機構（19）を制御して作業機（Ｂ）の降下速度を速く
している。

なお、上記二通りのデューティ比の設定は、前記の偏
差（ｄ）と制御出力の対応と同様にメモリー（Ｍ）に記
憶されており、スイッチ（53）出力の有無及び昇降セン
サー（29）の検出値にもとづいて読み出されマイクロコ
ンピューター（33）から出力される。

なお（54）は目標値（51）を挾んで設けた不感帯巾を
示す。

また、本実施例では、上方位置から耕起作業位置まで
の作業機の降下作動速度制御を、同作業機の対地高さの
減少に従って次第に減速させることにより、作業機接地
時のダッシング及びエンストを防止しながら、かつ、作
業機の降下に要する時間を短縮するとともに、前進第１
速で作業するときには、作業機降下速度を遅くして、耕
耘爪の初期喰込みによる初期盛りによる波打ちを防止
し、第２速以上のときは降下速度を速くして枕地を短縮
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による耕深制御装置を有する対地作業
機の全体側面図。 第２図は、同平面図（一部削除）。 第３図は、コントロールボックスの平面図。 第４図は、油圧回路図。 第５図は、制御装置のブロックダイアグラム。 第６図は、リヤカバーセンサーの出力特性を示すグラ
フ。 第７図は、一定耕深保持のための作業機降下速度と、ソ
レノイドへの出力との関係を示すグラフ。 第８図は、偏差と制御出力のデューティ比との関連を示
すグラフ（低速対応）。 第９図は、偏差と制御出力のデューティ比との関連を示
すグラフ（高速対応）。 第10図は、作業機の対地高さと制御出力のデューティ比
との関連を示すグラフ（低速対応）。 第11図は、作業機の対地高さと制御出力のデューティ比
との関連を示すグラフ（高速対応）。 （Ａ）：トラクター （Ｂ）：作業機 （ｄ）：偏差 （15）：耕耘爪 （19）：昇降機構 （51）：目標値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラクター（Ａ）に昇降機構（19）を介し
   て昇降自在に連結されたロータリ耕耘作業機（Ｂ）に耕
   耘爪（15）の耕深を検出する手段を設けて、予め設定し
   た耕深を目標値（51）として同作業機（Ｂ）の昇降作動
   を制御すべく構成した耕深制御装置において、 作業機（Ｂ）が地表面から離隔した上方位置から接地す
   るまで急速降下させる降下作動の制御と、作業中一定耕
   深を保持するために耕耘爪（15）が目標値（51）に近づ
   くにしたがい、目標値（51）と耕深の検出値（50）との
   偏差（ｄ）に比例して段階的に減速させる比例降下作動
   の制御との二通りの降下速度制御を行うべく構成すると
   共に、トラクター（Ａ）の変速機に使用中の変速比が前
   進第１速であるか否かを電気的に検知する手段を設け、 同手段の検知結果にもとづき、前記比例降下作動の制御
   を、マイクロコンピュータ（33）に予め記憶させた高速
   対応と低速対応とからなる二通りの偏差（ｄ）にそれぞ
   れ略比例したデユーティ比の制御出力（52）（52′）を
   読み出して行うようにしたことを特徴とする対地作業機
   の耕深制御装置。