JPH09248014A - 耕耘作業機の耕深制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耕深が浅いときにあっても、リアカバーの開
き角に応じてハンチングが生じることなく正確に深さ制
御が行われるようにする。 【解決手段】 耕耘装置７と、この耕耘装置にて耕耘さ
れた地表面に当接してこれの凹凸に従って回動するよう
に設けたリアカバーと、このリアカバーの回動角により
耕深を検出する耕深検出器１０とからなる耕耘作業機３
であって、リフトアームシリンダ装置４の昇降を制御す
る制御部１８に、耕深設定器１４による設定値と、耕深
検出器１０の検出値との偏差に所定の制御ゲインを作用
させた出力値を入力して上記偏差に応じて上記リフトア
ームシリンダ装置の昇降を制御するようにした耕耘作業
機の耕深制御方法において、制御ゲインが、耕深検出器
１０の検出値に応じて、この検出値から算出される耕深
が浅から深になるに従って徐々に大きくなるように変化
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、後部に耕耘作業を
行う耕耘作業機を昇降可能に取り付けてなる土工車両の
耕耘作業機の耕深制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の耕耘作業機の耕深制御装
置としては、特開平４−９１７０４号公報に示されてい
るように、耕耘作業機の後部に耕耘後の地面をならすた
めに設けたリアカバーに、このリアカバーの回動角から
耕深深さを検出するようにした耕深検出器を設け、この
耕深検出器の検出値と耕耘作業機に設けている耕深設定
器にて設定した値との偏差から上記耕耘作業機を昇降す
る昇降装置への出力値（昇降シリンダへの圧油の流量）
を決定し、上記両値の偏差がゼロになるように制御して
いる。

【０００３】上記リアカバーは、耕深が深くなって、耕
耘作業機が下がったときに、これに従って水平方向に回
動して開き角θが大きくなり、耕深が浅くなって上記耕
耘作業機が上がったときに垂直に近い姿勢となって開き
角θが小さくなり、耕深検出器は、このリアカバーの角
度変化によりそのときの耕深深さの値を得るようにして
いる。

【０００４】このような耕深制御装置では、耕深が浅く
なると、上記したように、リアカバーが垂直に近い状態
になるので、走行方向にわずかな力で動いてしまい、石
や切り株等がリアカバーにあたったときに容易に回動し
やすくなり、この不必要な回動が外乱となって検出値が
入力され、これによって耕深深さが均一にならず乱れて
しまうという問題があった。

【０００５】なお、深く耕す場合には上記したようにリ
アカバーは水平に近い方へ大きく回動するため、このリ
アカバーの重みで地面を押えつけているので、上記した
外乱には強い。

【０００６】また上記従来の技術のものでは、浅い地点
での耕深の変化に対してリアカバーの開き角の変化が大
きいため、制御装置の演算において、この浅い地点での
ゲインを深い地点でのゲインと同一にすると、この浅い
地点ではハンチングが生じてしまう。逆に深い地点で
は、耕深の変化に対してリアカバーの開き角の変化が小
さくなるため、地面の凹凸の変化に対して鈍感になる。

【０００７】これに対して上記従来の装置では、耕深設
定器の値から不感帯幅を変化させたり（浅い方を示して
いるときは不感帯幅を広くする）、ゲインを変化させる
（浅い方を示しているときはゲインを小さくする）こと
で浅い地点でのハンチングを抑えたり、深い地点での制
御の応答性を上げたりしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記不感帯を
変化させる方法では、特に浅いときには不感帯を広くす
るので、不感帯内では動作しないため、浅く耕すことの
できる範囲が小さくなるという問題があり、また、耕深
設定値によりゲインを変化させる方法では、設定値の値
はあくまで指令値であり、実際のリアカバーの開き角
（耕深深さ）とは異なるため、設定器とリアカバーの開
き角（耕深検出器の値）とのマッチングが合っていない
場合は変化されたゲインにより逆に制御性が悪くなると
いう問題がある。さらに、耕深の設定値と検出値との偏
差が大きいときに制御性が悪かった。

【０００９】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、耕深の浅いときにおいても、地面の細かな凹凸に
よる外乱が生じることがなくなるようにした土工車両に
装備する耕耘作業機の耕深制御方法を提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る耕耘作業機の耕深制御方法は、リフト
アームシリンダ装置にて昇降されるようにした耕耘装置
と、この耕耘装置にて耕耘された地表面に当接してこれ
の凹凸に従って回動するように設けたリアカバーと、こ
のリアカバーの回動角により耕深を検出する耕深検出器
とからなる耕耘作業機であって、上記リフトアームシリ
ンダ装置の昇降を制御する制御部に、耕深設定器による
設定値と、耕深検出器の検出値との偏差に所定の制御ゲ
インを作用させた出力値を入力して上記偏差に応じて上
記リフトアームシリンダ装置の昇降を制御するようにし
た耕耘作業機の耕深制御方法において、上記制御ゲイン
が、耕深検出器の検出値に応じて、この検出値から算出
される耕深が浅から深になるに従って徐々に大きくなる
ように変化するようにした。

【００１１】また、上記耕耘作業機で、リフトアームシ
リンダ装置の昇降を制御する制御部に、耕深設定器によ
る設定値と、耕深検出器の検出値にローパスフィルタを
かけた値との偏差に所定の制御ゲインを作用させた出力
値を入力して上記偏差に応じて上記リフトアームシリン
ダ装置の昇降を制御するようにした耕耘作業機の耕深制
御方法において、上記ローパスフィルタのカットオフ周
波数を、耕深検出器の検出値に応じて、この検出値から
算出される耕深が浅から深になるに従って徐々に高くな
るように変化させるようにした。

【００１２】

【作用及び発明の効果】耕深設定器による設定値と耕深
検出器からの検出値の偏差に制御ゲインを作用させた出
力値にて耕深制御を行う方法にあっては、上記制御ゲイ
ンは耕深検出器の検出値に応じて変化され、耕深が浅い
ときには、制御ゲインが小さくなってリフトアームシリ
ンダ装置への出力値は小さくなり、耕耘仕上げ面の乱れ
を防止できる。一方深いときには、リフトシリンダ装置
への出力値は大きくなり、耕深の変化に対する反応が敏
感になる。

【００１３】また耕深設定器による設定値と耕深検出器
からの検出値にローパスフィルタをかけた値との偏差に
制御ゲインを作用させた出力値にて耕深制御を行う方法
にあっては、上記ローパスフィルタのカットオフ周波数
が耕深検出値の値により変化され、耕深が浅いときに
は、ローパスフィルタのカットオフ周波数が低くなって
高周波成分がカットされて平均化され、仕上げ面の乱れ
が防止される。また深いときには、カットオフ周波数が
高くなり、耕深の変化に対して敏感に反応できる。

【００１４】このように、本発明によれば、耕深が浅い
ときにあっても、リアカバーの開き角に応じてハンチン
グが生じることなく正確に深さ制御が行なわれる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図中１は履帯式の走行車両、２はこの走
行車両１の後端部に備えられた三点リンクヒッチ等の作
業機懸架装置、３はこの作業機懸架装置２の先端部に懸
架された耕耘作業機である。作業機懸架装置２はリフト
アームシリンダ装置４にて昇降動作されるリフトアーム
５と、ロワーリンク６となっており、このロワーリンク
６に上記耕耘作業機３が連結されている。

【００１６】耕耘作業機２はロータリ型の耕耘装置７
と、この耕耘装置７の上側をカバーする上側カバー８
と、この上側カバー８の後端に上下方向に回動自在に連
結されたリアカバー９とからなっている。

【００１７】上記耕耘装置７は図２に示すようになって
いて、多数本の耕転爪７ａが回転することにより深さＨ
にわたって地面が耕耘されるもので、この耕耘によって
盛り上がった土の表面にリアカバー９の先端がこれの自
重による付勢力にて当接して均平に均らされるようにな
っている。そしてこのときのリアカバー９の回動方向の
姿勢は上記耕耘深さＨによって変化する。

【００１８】すなわち、耕耘深さＨが深くなると耕耘装
置７が土中に深く入ることにより上側カバー８が地表面
に近づき、リアカバー９は後方へ回動されて開き角θが
大きくなる。また耕耘深さＨが浅くなると、これと逆に
なり、上記開き角θが小さくなる。このことから、この
リアカバー９の上記開き角θを知ることにより耕深深さ
が間接的に知ることができる。

【００１９】１０は耕深検出器であり、この耕深検出器
１０は上側カバー８に固着されたポテンショメータ等の
角度検出器１０ａと、この角度検出器１０とリアカバー
９を連結するリンク１１とからなっており、このリンク
１１を介してリアカバー９の回転角の変化、すなわち、
リアカバー９の開き角θが検出され、この開き角θから
耕深が読み取ることができるようになっている。

【００２０】上記角度検出器１０は図１，図３に示すよ
うに、走行車両１に設けられた制御装置１２に接続され
ており、この制御装置１２には耕耘装置７を昇降するリ
フトアームシリンダ装置４を制御する昇降レバー１３
と、上記耕耘装置７による耕深を設定する耕深設定器１
４が設けてある。また１５はシリンダ装置４の伸縮作動
するための油圧バルブ、１６ａ，１６ｂはこの油圧バル
ブ１５を切換え制御する昇降電磁弁、１７はこの昇降電
磁弁１６ａ，１６ｂを駆動する電磁弁駆動部、１８は制
御部、１９は耕深設定器１４と耕深検出器１０からの信
号をＡ／Ｄ変換して上記制御部１８へ入力するＡ／Ｄ変
換部である。

【００２１】つぎに、本発明の耕深深さ制御について図
４のブロック図及び図５のフローチャートに従って説明
する。まず、走行車両１が走行し、耕耘装置７にて地面
を耕耘し、耕深設定器と耕深検出器による耕深の制御中
であるかを判断し（ステップ１）、制御中であるときに
は、このときの耕深設定器１４からの設定値と、このと
きの耕深検出器１０からの検出値を読み込む（ステップ
２）。ついで、ステップ（２）にて読み込んだ耕深検出
器１０の検出値から制御ゲインＫの補正量を計算する
（ステップ３）。

【００２２】このときの制御ゲインＫの補正量は図６に
示すグラフから得るようにしている。すなわち、制御ゲ
インＫは耕深検出器１０の検出値が小から大（耕深が浅
から深）になる従って徐々に大きくなるようにしてあ
る。つぎに、耕深検出器１０の検出値と耕深設定器１４
の設定値との偏差と、上記ステップ（３）にて補正され
た制御ゲインＫからシリンダ動作量を決定し（ステップ
４）、シリンダ動作量からリフトアームシリンダ装置４
をどの方向（上昇、停止、下降）に動作させるかを判断
し（ステップ５）、上記シリンダ動作量に基づいてリフ
トアームシリンダ装置４を上昇、下降、停止する信号を
電磁弁駆動部１７へ出力する（ステップ６）。これに基
づいて上昇用、下降用の電磁弁が作動されて油圧バルブ
を介してリフトアームシリンダ装置４が伸長、短縮ある
いは停止して耕耘装置７が上記耕深設定器１４にて設定
された耕深に制御される。

【００２３】このとき、電磁弁駆動部１７への出力値
が、耕深検出器１０からの検出値によって補正されるこ
とにより、耕深の浅深に対する制御ゲインＫの補正が、
耕耘装置７による実際の耕耘深さに応じて行われる。

【００２４】そして耕深検出器１０の値はそのままリア
カバー９の開き角を示しているので、そのときのリアカ
バー９の開き角における制御ゲインＫの変化の割合の設
定を正確に行うことができる。

【００２５】具体的には、リアカバー９の開き角度が小
さいとき（耕深が浅いとき）には制御ゲインＫが小さく
なり、電磁弁駆動部（昇降装置）への出力値が小さくな
り、リアカバー９による仕上げ面の乱れを防止できる。
また、リアカバー９の開き角度が大きいとき（耕深が深
いとき）は制御ゲインＫは大きくなり、電磁弁駆動部へ
の出力値が大きくなってリアカバー９の回動に敏感に反
応される。

【００２６】図７，図８は本発明の他の実施例を示すも
ので、制御ゲインＫを補正（変化）する方法の代わり
に、耕深検出器１０の値にローパスフィルタ２０をかけ
るようにしておき、この耕深検出器１０の値によりロー
パスフィルタ２０のカットオフ周波数を変化させること
により従来の問題を解決するようにしている。

【００２７】具体的には、リアカバー９の開き角度が小
さいとき（耕深が浅いとき）はカットオフ周波数を低く
することで高周波成分をカットして平均化し、仕上げ面
が乱れるのを防止する。また、リアカバー９の開き角が
大きいとき（耕深が深いとき）はカットオフ周波数を高
くすることで高周波成分をカットせずに、リアカバー９
の開き角の変化に対する敏感に反応できるようにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用しようとする装置全体を示す側面
図である。

【図２】耕耘作業機を示す概略的な構成説明図である。

【図３】耕耘制御方法を示す構成説明図である。

【図４】耕耘制御方法を示すブロック図である。

【図５】耕耘制御方法を示すフローチャートである。

【図６】耕深検出値に対する制御ゲインの変化を示す線
図である。

【図７】耕耘制御方法の他例を示すブロック図である。

【図８】耕深検出値に対するカットオフ周波数の変化の
様子を示す線図である。

【符号の説明】

１…走行車両 ２…作業機懸架装置 ３…耕耘作業機 ４…リフトアームシリンダ装置 ７…耕耘装置 ８…上側カバー ９…リアカバー １０…耕深検出器 １２…制御装置 １４…耕深設定器 １５…油圧バルブ １８…制御部 ２０…ローパスフィルタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リフトアームシリンダ装置にて昇降され
   るようにした耕耘装置と、この耕耘装置にて耕耘された
   地表面に当接してこれの凹凸に従って回動するように設
   けたリアカバーと、このリアカバーの回動角により耕深
   を検出する耕深検出器とからなる耕耘作業機であって、
   上記リフトアームシリンダ装置の昇降を制御する制御部
   に、耕深設定器による設定値と、耕深検出器の検出値と
   の偏差に所定の制御ゲインを作用させた出力値を入力し
   て上記偏差に応じて上記リフトアームシリンダ装置の昇
   降を制御するようにした耕耘作業機の耕深制御方法にお
   いて、 上記制御ゲインが、耕深検出器の検出値に応じて、この
   検出値から算出される耕深が浅から深になるに従って徐
   々に大きくなるように変化するようにしたことを特徴と
   する耕耘作業機の耕深制御方法。
2. 【請求項２】 リフトアームシリンダ装置にて昇降され
   るようにした耕耘装置と、この耕耘装置にて耕耘された
   地表面に当接してこれの凹凸に従って回動するように設
   けたリアカバーと、このリアカバーの回動角により耕深
   を検出する耕深検出器とからなる耕耘作業機であって、
   上記リフトアームシリンダ装置の昇降を制御する制御部
   に、耕深設定器による設定値と、耕深検出器の検出値に
   ローパスフィルタをかけた値との偏差から算出された出
   力値を入力して上記偏差に応じて上記リフトアームシリ
   ンダ装置の昇降を制御するようにした耕耘作業機の耕深
   制御方法において、 上記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、耕深検出
   器の検出値に応じて、この検出値から算出される耕深が
   浅から深になるに従って徐々に高くなるように変化させ
   るようにしたことを特徴とする耕耘作業機の耕深制御方
   法。