JPH11289810A - トラクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行機体の前後傾斜判断データを含む入力デ
ータに基づいて耕深自動制御を行うトラクタにおいて、
傾斜判断誤差を可及的に小さくして耕深自動制御の精度
を向上させる。 【解決手段】 走行機体１の前後傾斜角を、走行機体１
の前後傾斜角を検出する傾斜センサ１０の検出データ
と、前後傾斜の角速度を検出する角速度センサ１１の検
出データとに基づいて判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耕深自動制御機能
を備えるトラクタの技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種トラクタのなかには、昇
降リンク機構を介して機体後部に連結される耕耘部を、
耕深設定器の設定耕深を目標として自動的に昇降制御す
るにあたり、走行機体の前後傾斜角を加味して昇降制御
を行うものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして従来では、走行
機体の前後傾斜角を傾斜センサで検出しているが、走行
機体の横揺れ時、急発進時、クラッチ接続時等において
は、走行機体の前後傾斜とは無関係に傾斜センサ値が大
きく変動するため、前後傾斜角の誤認に基づいて耕深自
動制御の精度が低下する可能性があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、走行機体に昇降リンク機構を介し
て連結される耕耘部と、該耕耘部の耕深を設定する耕深
設定器と、走行機体の前後傾斜角を判断する前後傾斜判
断手段と、耕深設定データおよび前後傾斜判断データを
含む入力データに基づいて耕耘部を自動的に昇降制御す
る耕深自動制御手段とを備えるトラクタにおいて、前記
前後傾斜判断手段は、走行機体の前後傾斜角を検出する
傾斜センサの検出値と、前後傾斜の角速度を検出する角
速度センサの検出値とに基づいて走行機体の前後傾斜角
を判断することを特徴とするものである。つまり、横揺
れ時等でも大きく変動しない角速度センサ値を加味して
走行機体の前後傾斜角を判断するため、傾斜判断誤差に
基づいて耕深自動制御の精度が低下する不都合を防止す
ることができる。また、前後傾斜判断手段は、制御開始
から角速度センサ値が安定するまでのあいだ、傾斜セン
サ値を前後傾斜判断データとすることを特徴とするもの
である。つまり、角速度センサ値が不安定になり易い状
況では、傾斜センサ値を前後傾斜判断データとするた
め、角速度センサの誤差に基づいて耕深自動制御の精度
が低下する不都合を防止することができる。また、前後
傾斜判断手段は、安定時の傾斜センサ値を前後傾斜基準
データとし、該前後傾斜基準データに、角速度センサ値
の積分データを加算して前後傾斜判断データを算出する
ことを特徴とするものである。つまり、前後傾斜基準デ
ータに角速度センサ値の積分データを加算して前後傾斜
判断データを算出するにあたり、前後傾斜基準データ
を、安定時の傾斜センサ値に基づいて随時更新すること
ができるため、前後傾斜判断データの精度を向上させる
ことができる。また、前後傾斜判断手段は、傾斜センサ
値に対する偏差に応じて前後傾斜判断データを補正する
ことを特徴とするものである。つまり、前後傾斜判断デ
ータの誤差（積算誤差等）を傾斜センサ値に基づいて補
正することができるため、前後傾斜判断データの精度を
向上させることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、１はトラク
タの走行機体であって、該走行機体１の後部には、昇降
リンク機構２を介してロータリ等の作業機（耕耘部）３
が昇降自在に連結されている。そして、前記作業機３
は、リフトロッド４を介して昇降リンク機構２を吊持す
るリフトアーム５の上下揺動に伴って昇降作動する一
方、左右何れかのリフトロッド４に介設されるリフトロ
ッドシリンダ６の伸縮に伴って左右傾斜するが、これら
の基本構成は何れも従来通りである。

【０００６】７は前記リフトアーム５を昇降作動させる
リフトシリンダであって、該リフトシリンダ７は、リフ
トアーム用電磁切換バルブ８のバルブ切換作動に伴って
伸縮作動するが、リフトアーム用電磁切換バルブ８を切
換える伸長用ソレノイド８ａおよび縮小用ソレノイド８
ｂは、インチングパルスに基づく間欠駆動が可能である
ため、インチングパルスのデューティ設定（ＯＮ時間／
周期）に基づいてリフトシリンダ７の作動速度を制御す
ることができるようになっている。

【０００７】９は前記走行機体１の所定位置に設けられ
るピッチングセンサユニットであって、該ピッチングセ
ンサユニット９には、走行機体１の前後傾斜角を検出す
る傾斜センサ１０（静電容量方式等）と、前後傾斜の角
速度を検出する角速度センサ１１（ロータ方式、ピエゾ
エレクトリック方式等）とが組み込まれている。即ち、
従来から採用されていた傾斜センサ１０の出力信号は、
低周波の傾斜変化には追随するが、低周波以外の傾斜変
化に対する追随性、応答性、ノイズ発生率等においては
角速度センサ１１の方が優れているため、後述するよう
に角速度センサ１１の出力信号を加味して走行機体１の
前後傾斜角を判断するようになっている。

【０００８】１２はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ等を含む）を用いて構成される制御部であ
って、該制御部１２の入力側には、前述した傾斜センサ
１０および角速度センサ１１、リフトアーム５の位置を
検出するリフトアームセンサ１３、ポジションレバー
（作業機対機高さ設定器）１４の操作位置を検出するポ
ジションセンサ１５、耕深自動制御（ピッチングセンサ
方式）をＯＮ−ＯＦＦする耕深自動スイッチ１６、耕深
自動制御の目標耕深を設定する耕深設定ボリューム（作
業機対地高さ設定器）１７等が所定の入力インタフェー
ス回路を介して接続される一方、出力側には、前述した
リフトアーム用電磁切換バルブ８の伸長用および縮小用
ソレノイド８ａ、８ｂ等が所定の出力インタフェース回
路を介して接続されている。つまり、前記制御部１２
は、ポジションセンサデータに基づいてポジション目標
値（リフトアーム目標値）をセットし、該目標値に対す
るリフトアームセンサデータの偏差に応じてリフトアー
ム５を昇降制御する「ポジション制御」、耕深設定ボリ
ュームデータおよび前後傾斜判断データに基づいて耕深
目標値（リフトアーム目標値）をセットし、該目標値に
対するリフトアームセンサデータの偏差に応じてリフト
アーム５を昇降制御する「耕深自動制御」等を実行する
ように構成されているが、「ポジション制御」および
「耕深自動制御」の基本的な制御手順は従来通りである
ため、フローチャートおよび詳細な説明は省略する。

【０００９】さて、前記「耕深自動制御」を実行するに
あたり、本実施形態では、耕深目標値の演算に必要な角
度データ（前後傾斜判断データ）をセットする「角度デ
ータ処理」（メインルーチン）、角速度センサデータお
よび傾斜センサデータを入力する「センサ入力処理」
（Ａ／Ｄ多重割込み）、後述する演算角度データの補正
データを演算する「補正データ処理」（タイマ割込み）
等の処理を実行するようになっており、以下、各処理の
手順をフローチャートに基づいて説明する。但し、メイ
ンルーチンの「初期セット」では、下記の初期設定が行
われるものとする。 角速度基準データ←現角速度センサデータ 傾斜角基準データ←現傾斜センサデータ 角速度禁止フラグ←セット

【００１０】前記「センサ入力処理」では、角速度セン
サデータを入力すると共に、該角速度センサデータを積
分して積分データに加算する。つまり、下記の様な演算
式を用いて角速度データを角度変化量データに変換する
ようになっている。 今回積分データ←（前回角速度データ＋今回角速度デー
タ）／２ 今回加算データ←今回積分データ−角速度基準データ 積分データ←積分データ＋今回加算データ そして、積分データを演算した後は、所定の角度変換係
数を掛けて傾斜センサデータのレベルに合った角度偏差
データに変換し、しかる後、傾斜センサデータを入力し
て割込みを終了するようになっている。

【００１１】前記「補正データ処理」では、まず、「角
度データ処理」において補正フラグがセットされたか否
かを判断し、該判断がＹＥＳの場合には、演算角度デー
タ（演算角度データ＝傾斜角基準データ±角度偏差デー
タ±補正データ）の補正データを下記の様な演算式を用
いて演算する。 加減データ←（｜傾斜センサデータ−演算角度データ｜
×補正係数）² 補正データ←補正データ＋加減データ つまり、「補正データ処理」は、演算角度データを傾斜
センサデータに徐々に近付けるための補正データを演算
する処理であり、実際の補正処理は「角度データ処理」
で行われるようになっている。

【００１２】前記「角度データ処理」では、まず、角速
度センサデータを用いた制御許可状態（耕深自動ＯＮ状
態）であるか否かを判断し、該判断がＮＯである場合に
は、傾斜角基準データの更新処理（現傾斜センサデータ
をセット）と、積分データ（角度偏差データ）のクリア
処理と、補正データのクリア処理と、補正フラグのリセ
ット処理とを実行した後、角度データに傾斜センサデー
タをセットするようになっている。

【００１３】一方、制御許可状態であると判断した場合
には、角速度センサデータおよび傾斜センサデータの安
定状態を判断し、ここで、角速度センサデータが変動し
ている第一状態と、角速度センサデータが安定し、かつ
傾斜センサデータが変化している第二状態と、両データ
が安定している第三状態とを分別すると共に、この状態
判断に応じて処理を分岐させるようになっている。そし
て、両データが安定している第三状態では、原則として
角度データに傾斜センサデータをセットする一方、その
他の状態では、原則として角度データに演算角度データ
をセットするが、角速度センサデータが不安定になりや
すい制御開始時には、前述した角速度禁止フラグがセッ
トされているため、両センサデータの安定判断に基づい
て角速度禁止フラグがリセットされるまでは、角度デー
タに傾斜センサデータを優先的にセットするようになっ
ている。

【００１４】前記第一状態では、補正フラグのリセット
処理と、演算角度データのセット処理と、演算フラグの
セット処理とを実行した後、角度データに演算角度デー
タをセットするようになっている。つまり、角速度セン
サデータが変化している状況では、安定時の傾斜センサ
データを傾斜角基準データとし、該傾斜角基準データ
に、角速度センサデータの積分データ（角度偏差デー
タ）を加算（もしくは減算）した演算角度データを角度
データにセットするが、角速度センサデータが変化して
いる状況であっても、傾斜センサデータが低周波で変化
してると判断した場合には、角度データに傾斜センサデ
ータをセットするようになっている。

【００１５】また、前記第二状態では、補正フラグをセ
ットすると共に、演算角度データをセットし、しかる
後、角度データに演算角度データをセットするようにな
っている。つまり、角速度センサデータが安定し、かつ
傾斜センサデータが変化している状況では、前記第一状
態と同様に角度データに演算角度データをセットする
が、第二状態では、前記「補正データ処理」において演
算された補正データに基づいて演算角度データの補正が
行われるようになっている。

【００１６】また、前記第三状態では、演算フラグのセ
ット状態および偏差（傾斜センサデータと演算角度デー
タの偏差）の有無を判断し、ここで、いずれかの判断が
ＮＯである場合には、角速度基準データおよび傾斜角基
準データの更新処理と、積分データおよび補正データの
クリア処理と、補正フラグ、演算フラグおよび角速度禁
止フラグのリセット処理とを実行した後、角度データに
傾斜センサデータをセットするようになっている。つま
り、両センサデータが安定した状況では、演算角度デー
タの演算に必要な各種のデータを更新し、実際の傾斜角
と演算角度データとの整合性を保つようになっている。

【００１７】一方、演算フラグがセット状態で、かつ前
記偏差が大きい場合には、角度データを演算角度データ
から傾斜センサデータに切換える際に角度データが急激
に変化してしまうため、偏差が小さくなるまでのあい
だ、前記補正を行いながら演算角度データを角度データ
にセットするが、この状態では、演算角度データが明ら
かに誤演算データ（同位相で偏差が著しく大きい場合、
逆位相になる場合等）であるか否かを判断し、該判断が
ＹＥＳの場合には、前記角速度禁止フラグをセットした
後、角度データに傾斜センサデータをセットするように
なっている。

【００１８】叙述の如く構成されたものにおいて、耕深
設定ボリュームデータおよび機体前後方向の角度データ
に基づいて耕深目標値をセットし、該目標値に対するリ
フトアームセンサデータの偏差に応じてリフトアーム５
を昇降制御する耕深自動制御を実行するにあたり、前記
角度データは、走行機体１の前後傾斜角を検出する傾斜
センサ１０の検出データと、前後傾斜の角速度を検出す
る角速度センサ１１の検出データとに基づいて判断され
ることになる。つまり、横揺れ時等でも大きく変動しな
い角速度センサデータを加味して走行機体１の前後傾斜
角を判断するため、傾斜センサデータだけで機体前後傾
斜角を判断していた従来に比して傾斜判断精度を向上さ
せることができ、その結果、傾斜判断誤差に基づいて耕
深自動制御の精度が低下する不都合を可及的に防止する
ことができる。

【００１９】また、角速度センサデータに基づいて演算
される演算角度データは、安定時の傾斜センサデータを
傾斜角基準データとし、該傾斜角基準データに、角速度
センサデータの積分データを加算することで演算される
ため、積分誤差が累積して演算角度データの精度が低下
する不都合を回避することができる。

【００２０】また、応答性に優れる角速度センサデータ
が変化している状況では、角速度センサデータに基づい
て演算される演算角度データを優先的に使用するため、
応答性に優れた精度の高い傾斜判断を行うことができ
る。

【００２１】また、角速度センサデータが変化している
状況であっても、傾斜センサデータが追随する低周波の
傾斜変化である場合には、傾斜センサデータを使用する
ため、低周波傾斜変化時における角速度センサデータの
微小な変化を積分する場合に比して傾斜判断精度を向上
させることができる。

【００２２】また、角速度センサデータが安定している
状況では、傾斜センサデータに対する偏差に応じて演算
角度データを補正するため、角速度センサデータの積分
誤差が累積して演算角度データの精度が低下する不都合
を回避することができる。

【００２３】また、制御開始から角速度センサデータが
安定するまでのあいだは、傾斜センサデータを使用する
ため、角速度センサデータの誤差に基づいて傾斜判断の
精度が低下する不都合を防止することができる。

【００２４】尚、本発明は、前記実施形態に限定されな
いものであることは勿論であって、例えば基準データを
更新する際に、作業機昇降状態を判断すると共に、昇降
停止状態においてのみ基準データの更新を行うようにし
てもよく、この場合には、作業機昇降に伴うセンサノイ
ズを排除して基準データの精度を向上させることができ
る。また、前記実施形態では、制御初期において、角速
度センサデータに基づく演算角度データの使用を禁止し
ているが、傾斜センサデータおよび角速度センサデータ
が安定するまで耕深自動制御の開始（バルブ出力、自動
ランプ点灯）を禁止するようにしてもよい。また、前記
実施形態では、演算角度データの使用を禁止する角速度
禁止フラグをメインルーチンの初期セットでセットする
ようにしているが、耕深自動制御を再開する毎に角速度
禁止フラグをセットしたり、その他の所定の事象に応じ
てセットするようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの側面図である。

【図２】傾斜センサおよび角速度センサの基本的なセン
サ特性を示すグラフである。

【図３】緩やかな傾斜変化状態および急激な傾斜変化状
態におけるセンサ特性を示すグラフである。

【図４】横揺れ状態におけるセンサ特性を示すグラフで
ある。

【図５】制御部の入出力を示すブロック図である。

【図６】メインルーチンを示すフローチャートである。

【図７】「角度データ処理」を示すフローチャートであ
る。

【図８】「センサ入力処理」を示すフローチャートであ
る。

【図９】「補正データ処理」を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 走行機体 ２ 昇降リンク機構 ３ 作業機 ９ ピッチングセンサユニット １０ 傾斜センサ １１ 角速度センサ １２ 制御部 １７ 耕深設定ボリューム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 智志 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 (72)発明者 木村 重治 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体に昇降リンク機構を介して連結
   される耕耘部と、該耕耘部の耕深を設定する耕深設定器
   と、走行機体の前後傾斜角を判断する前後傾斜判断手段
   と、耕深設定データおよび前後傾斜判断データを含む入
   力データに基づいて耕耘部を自動的に昇降制御する耕深
   自動制御手段とを備えるトラクタにおいて、前記前後傾
   斜判断手段は、走行機体の前後傾斜角を検出する傾斜セ
   ンサの検出値と、前後傾斜の角速度を検出する角速度セ
   ンサの検出値とに基づいて走行機体の前後傾斜角を判断
   することを特徴とするトラクタ。
2. 【請求項２】 請求項１の前後傾斜判断手段は、制御開
   始から角速度センサ値が安定するまでのあいだ、傾斜セ
   ンサ値を前後傾斜判断データとすることを特徴とするト
   ラクタ。
3. 【請求項３】 請求項１の前後傾斜判断手段は、安定時
   の傾斜センサ値を前後傾斜基準データとし、該前後傾斜
   基準データに、角速度センサ値の積分データを加算して
   前後傾斜判断データを算出することを特徴とするトラク
   タ。
4. 【請求項４】 請求項３の前後傾斜判断手段は、傾斜セ
   ンサ値に対する偏差に応じて前後傾斜判断データを補正
   することを特徴とするトラクタ。