JPS61289802A - 作業機の昇降制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトラクタ等の走行車体に対して昇降作動可能に
連結されたプラウ等の対地作業装置を、対地作業装置に
対する牽引負荷を検出するセンサとこの牽引負荷を設定
する設定器との偏差に対応して、電磁バルブで作動制御
される油圧シリンダを昇降させて目標牽引負荷になるよ
うに移動させるよう構成してある作業機の昇降制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

この種の作業機の作業装置駆動制御機構において、電磁
バルブを制御するに、従来は、作業装置の急激な作動・
停止にかかるショックを緩和するために、バルブ作動信
号としてパルスを与える間欠駆動形態を採っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来はバルブ作動信号のパルス幅が一定のもの
であったため、そのパルス幅が小さいものであると作業
装置の昇降作動速度が小さ過ぎ目標牽引負荷になるまで
の時間がかかり過ぎる傾向にあり、反対に、そのパルス
幅を大きなものにすると停止位置を越えるオーバーシュ
ート現象や衝撃が発生するといったことを避けることは
できず、パルス幅を適当な状態のノ）のに選定するのが
難しいものであった。

従って、このような状況を踏まえて、作業装置の現在位
置と目標位置との偏差に対応して、この偏差が大きい場
合にはパルス幅を大きく、偏差が小さくなればパルス幅
を小にする、パルス幅変調方式をとるものもあるが、こ
の場合においても、作業装置の重量変化、作動油温の変
化、配管抵抗の変化等種々の原因によって、パルスを与
えているにもかかわらず実際には作業装置が移動してい
ない或いは急激に作動するといった問題を残していた。

本発明の目的はパルス幅変調にかかる制御要素の合理的
な選定によって、作業装置を目標牽引負荷になるように
移動さセるに衝撃少なくかつ迅速に移動さセることがで
きるとともに、牽引負荷検出センサに対する影響も抑制
できるものを提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による特徴構成は電磁バルブに対するパルス作動
信号におけるデユティを作業装置の目標昇降速度と実昇
降速度との偏差によって変更するようにしてある点にあ
り、その作用効果は次の通りである。

〔作　用〕

作業装置の目標昇降速度（例えば牽引負荷と設定値との
偏差が大きくなれば目標昇降速度を大きく、又、その偏
差が小さくなれば目標昇降速度を小さく設定する）と実
昇降速度との偏差によって、この偏差が大きければパル
ス作動信号におけるデユティを大きく、かつ、偏差が小
さくなれば小さくするようにしてある。

つまり、作業装置の実際の昇降速度をパルス幅変調の制
御要素として選定したものであるから、パルスを与える
ことによって、その結果として作業装置が昇降作動して
いるかどうかを確実に捉えることができるとともに、パ
ルス幅変更調節を作業装置の実昇降伏態を実際に検出し
乍ら行うことができるので、より正確に行うことができ
る。

〔発明の効果〕

その結果、作業装置の重量変化及び作動油の油温変化等
の変化があるにもかかわらず、作業装置を目標牽引負荷
になるまで迅速にかつ衝撃少なく昇降作動させることが
できる。

特に作業装置としてプラウを使用した場合に作業装置が
地中に位置することにより、前記した作業装置の重量変
化環エソ外の要因（昇降作動する作業装置に対する昇降
方向での圃場からの抵抗）も付加されるが、本発明の場
合には作業装置の昇降速度を検出するようにしているの
で、確実に昇降作動させることができるとともに、第５
図に示すようにロアーリンク（５）　、　（５）間に架
渡されたセンサバー（８）の撓みを牽引負荷として検出
するよう構成してあるセンサ（９）及び牽引装置への、
作業装置の昇降不良又は応答遅れに起因する破Ｉ員・損
傷或いはエンジン停止ｌ−トラブル等を防止することが
できる。

〔実施例〕

第４図に示すように、走行機体（１）の一つであるトラ
クタの後端にリンク機構（２）を介して作業装置（３）
の一つであるプラウを昇降自在に連結するとともに、油
圧シリンダ（４）で揺動駆動されるリフトアーム（６）
　、　（６）とリンク機構（２）のロアーリンク（５）
　、　（５）　とをリフトアーム（７）。

（７）で連結してプラウ（３）を対機体昇降駆動可能に
構成してある。第５図に示すように、前記ロアーリンク
（５）　、　（５）はトラクタ（１）後端に横向きに架
設された牽引負荷検出用センサロッド（８）の両端に連
設してあり、このロアーリンク（５）。

（５）にかかる負荷をセンサロッド（８）の撓みとして
伝達するように構成されている。前記センサロッド（８
）の略中間位置には差動トランス式の牽引負荷検出用セ
ンサ（９）が設けられ、牽引負荷をセンサロッド（８）
の撓み量として捉えるようにしてある。前記リフトアー
ム（６）　、　（６）軸にはポテンショメータ式センサ
（２１）が設けられ、作業装置（３）の対機体昇降レベ
ルを検出するものに構成されている。

次に、作業装置（３）の牽引負荷による昇降性について
詳述する。油圧シリンダ（４）と油圧ポンプ（１０）と
の油圧回路内に電磁バルブ（１１）が介装され、この電
磁バルブ（１１）は下降側ソレノイドバルブ（１２）と
このソレノイドバルブ（１２）によって０Ｎ−ＯＦＦ作
動される下降側メインバルブ（１３）と、−に異例ソレ
ノイドバルブ（１４）とこのソレノイドバルブ（１４）
によって０Ｎ−ＯＦＦ作動される」−異例メインバルブ
（１５）と、下ＵＳ　（ｔｉｌｌへの油の流れを阻止す
るチェックバルブ（１６）とからなる。

上記電磁バルブ（１１）の作動形態を詳述すると、後記
する制御機構（１７）からの上昇信号によって、−１−
昇側ソレノイドバルブ（１４）を閉作動させ、この上昇
側ソレノイドバルブ（１４）の閉作動によって上昇側メ
インバルブ（Ｉ５）を閉作動させ、油圧ポンプ（８）か
らの圧油を前記チェックバルブ（１６）を介して油圧シ
リンダ（４）に送るようにしてある（この時、下降側メ
インバルブ（１３）は閉じている）。引続いて、制御機
構（１７）からの下降信号によって、下降側ソレノイド
バルブ（１２）を開作動させ、この下降側ソレノイドバ
ルブ（１２）の開作動によって下降側メインバルブ（１
３）を開作動させ、油圧シリンダ（４）からの作動油を
タンク（Ｉ８）に返送するように構成してある。

以上のような構成から、作業装置（３）の牽引負荷を設
定する設定器（１９）を設け、この設定器（１９）から
の設定信号と牽引負荷検出センサ（９）からの検出信号
とをマイコン内蔵の制御機構（１７）に出力し、この制
御機構（１７）から電磁バルブ（１１）への制御出力に
よって、作業装Ｍ（３）の牽引負荷を設定値のものにな
るように作業装置（３）を昇降作動させるようにしてあ
る。尚、作業装置（３）を対機体任意の高さに設定する
ポジション設定器（２０）は最下限位置に設定する。

前記制御機構（１７）から電磁バルブ（１１）への作動
信号は、第６図に示すように、パルス信号であり、ＯＮ
状態からＯＦ　Ｆ　ＩＪｅ態までの１周期（Ｔ）を短く
　（例えば０．０５秒以下）採って、前記メインバルブ
（１３）　、　（１５）をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ移
行する過渡状態で使用するように電磁バルブ（１１）に
出力される。

第６図に示すように、前記ＯＮ状態の１周期（Ｔ）に対
する割合いをデユティ（ｒｌ）と定義し、このデユティ
を変化させることによって、作業装置（３）を迅速かつ
衝撃少なく牽引ｇＬ荷になるように昇降作動させる状態
を説明する。前記デユティ（Ｄ）は次式のように示され
、 Ｄ＝Ｄ、十に−ＥＶ　　　ｌｏ：基本デユティＢＶ＝Ｖ
Ｏ−Ｖ　　　　　ＶＯ：目標昇降速度■ 基本デユティ（Ｄｏ）に作業装置（３）の目標昇降速度
（Ｖｏ）と軸昇降速度（ｖ）との偏差（ＥＶ）に対応し
た値を加減算することによって第２図（イ）〜（ハ）に
示すように、変更される。つまり、第２図（ロ）に示す
ように、目標昇降速度（Ｖｏ）より大きい場合には基本
デユティ（ｎｏ）より小さくし、目標昇降速度（Ｖｏ）
より小さい場合には基本デユティ（口。）より大きくな
るようにしてある。

尚、前記実昇降速度（Ｖ）は前記リフドアー１、センサ
（１７）での作業装置（３）の対機体レベル信号を適当
用ａｍ　　＜例えば０．０４秒）でサンプリングし、サ
ンプリング時の位置情ｌ（Ｘ、）と１周期前の位置情報
（Ｘｎ−１）とを周期（Ｔ）で割ったものとする。

上記のようなデユティ（Ｄ）制御を行うものにあっては
、第７図に示すように、電磁バルブ（１１）に連続的Ｏ
Ｎ信号を与えた状態からデユティ（Ｄ）制御に移行する
に際してＯＦＦ信号から始まるように設定し、作業装置
（３）のオーバーシュート現象を抑制するようにしてあ
る。

以上の構成のものを第８図に示すフローシートで説明す
ると、牽引負荷（−）をサンプリングする夕・イマ■を
セントし、そのタイマＩがサンプリング周期（Ｔ、）を
カウントする毎に牽引負荷検出値（葬）を得て設定値（
−７）との偏差（ＥＷ）を計算し〔ステップ■〕、この
偏差（Ｅ唱の設定値での不感帯域（Δ騙）との大小関係
を判断して、作業装Ｗ（３）が不感帯（△−）ｗｉ域内
にあるかどうかを判定する〔ステップ■〕。そして、作
業装置（３）が不感帯を外れた位置にある場合（ＥＷ　
＜−△―。

Ｉ〉八−）には、牽引負荷（Ｗ）と設定値（Ｗｌｌ）と
の大小関係の判断を電磁バルブ（１１）でのＯＮ時間と
ＯＦＦ時間とからなる１周期（Ｔ２）に相当する時間が
経過するまで行うようにしてある。つまり、牽引負荷０
１）のサンプリング周期（Ｔ、）のＭ倍の周期（Ｔ２）
を持ったバルブ駆動周期に対応したサンプリング回数に
なるまで行うものである。

又、不感帯（△−）内に位置した場合（ｌ　ＥＷ　ｌ≦
△騙）には、バルブ（１１）のＯＦＦ時間を１周期（Ｔ
２）全域に亘るようにＯＦＦタイムメモリ内に周期（Ｔ
２）を人力するようにして、電磁バルブ（１１）を作動
停止する〔ステップ■〕。次に、バルブ（１１）駆動の
１周期（Ｔ２）が経過するとデユティ（ロ）の再設定を
行うが、前記ＯＦＦタイムメモリ内の内容に前回計算し
たＯＦＦ時間を人力する〔ステップ■〕とともに、牽引
負荷偏差（開）を基にゲイン定数（ＫＷ）を掛は合わせ
て目標昇降作動速度（ＶＯ）を算出する。そして、サン
プリング時の位置情報（ｘ７）と１周期（Ｔ２）前の位
置情報（Ｘ、、−１）から実作動速度ｍを算出し、目標
速度（Ｖｏ）との速度偏差（ＥＶ）を求める〔ステップ
■〕。

ここで、作業装置（３）が−）、４状Ｂ　（ＳＦ・２）
が下降状態（ＳＦ・０）又は不感帯域（△×）にあるか
を判断して基本デユティ（Ｄｏ）として口。。かり。Ｕ
又はＯかを選定し、前記速度偏差（ＥＶ）を基にデユテ
ィ（Ｄ）を算出する〔ステップ■〕前記デユティ（Ｄ）
の値に１００を掛けたものを基にデユティ（Ｄ）が０よ
り小であれば（Ｄ）をＯと見なし、１００より大きけれ
ば１００と見なし、０≦Ｄ≦１００の場合には計算値を
使用して、バルブ（９）のオフタイムを算出する〔ステ
ップ■〕。

以上のようなメインルーティン（＾）に対して割込み指
令によってバルブ（１１）の作動状態を決定するルーテ
ィン（Ｂ）があり、この割込みルーティン（Ｂ）はメイ
ンルーティン（Ａ）に対してある決められた時間（例え
ば］　ｍｓ）ごとに割込み実行されるもので、前記メイ
ンルーティン（Ａ）のタイマ■とは別のタイマ■によっ
て制御される。

メインルーティン（Ａ）で算出されたオフ時間（ＯＦＦ
Ｔ＞を基に、タイマｎでの経過時ｒＩＩＩ（ｔｇ）が０
ＦＦＴより短い場合にはバルブ（１１）のＯＦＦ状態を
維持し、その経過時間（ｔ２）がＯＦＦより長くなると
上昇状１１Ｊｉ　（ＳＦ＝２）の場合に電磁バルブ（１
１）のｔＪ　ＰバルブをＯＮさせ、下降状ｇ　（ＳＦ＝
Ｏ）の場合にはＤｏｗｎバルブをＯＮさせ、更に、不感
帯（△Ｘ）域にある場合にはバルブをＯＦＦさせるよう
に切換えられ、バルブは常にＯＦＦ状態から作動される
ように、かつ、ＩＩＩＩＳ毎に作動状態を決定されるよ
うになっている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る作業機の昇降制御装置の実施例を示
し、第１図（（）　、　（ｏ）は速度偏差によるデユテ
ィの変更を示すグラフであって、（イ）は速度、（Ｕ）
はデユティを示す、第２図（（）、（０）（ハ）は目標
速度に対する実速度の速度偏差によるデユティの違いを
示したグラフ、第３図は作業装置の駆動系を示す構成図
、第４図は走行機体と作業装置を示す側面図、第５図は
牽引負荷検出センサの検出状態を示す平面図、第６図は
パルス駆動を示すグラフ、第７図は連続駆動制御からデ
ユティ制御に移行する場合のパルス立上がり特性を示す
グラフ、第８図はフローチャート図である。 （１）・・・・・・走行車体。（３）・・・・・・対地
作業装置、（４）・・・・・・油圧シリンダ、（９）・
・・・・・牽引負荷検出センサ、（１１）・・・・・・
電磁バルブ、（１９）・・・・・・牽引負荷設定器、（
Ｖｏ）・・・・・・目標昇降速度、（Ｖ）・・・・・・
実昇降速度、（［！ν）・・・・・・偏差、（Ｄ）・・
・・・・デユティ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　走行機体（１）に対して昇降作動可能に連結された対
   地作業装置（３）を、対地作業装置（３）に対する牽引
   負荷を検出するセンサ（９）とこの牽引負荷を設定する
   設定器（１９）との偏差に対応して、電磁バルブ（１１
   ）で作動制御される油圧シリンダ（４）を昇降させて目
   標牽引負荷になるように昇降作動させるよう構成してあ
   る作業機の昇降制御装置であって、電磁バルブ（１１）
   に対するパルス作動信号におけるデュティ（Ｄ）を作業
   装置（３）の目標昇降速度（Ｖｏ）と実昇降速度（Ｖ）
   との偏差（ＥＶ）によって変更するようにしてある作業
   機の昇降制御装置。