JP2959155B2 - 対地作業機のロ−リング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トラクタ−の後部に
連結されるロ−タリ耕耘装置の如き対地作業機のロ−リ
ング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トラクタ−の後部にトップリン
ク、ロワ−リンクからなる３点リンク機構を介してロ−
タリ耕耘装置を昇降自在に連結し、さらに、トラクタ−
側のリフトア−ムとロワ−リンクとをリフトロッドで連
結している。そして、左右のリフトロッドのうち少なく
とも一方を伸縮可能な油圧シリンダで構成して、これを
作動させることによってロ−タリ耕耘装置の傾斜姿勢を
変更するように構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした従
来装置においては、傾斜検出器が検出した複数個の検出
値を重み付け平均してその結果により姿勢制御手段、即
ち、油圧シリンダの目標ストロ−ク値を求め、この目標
ストロ−ク値と、このときのストロ−ク検出器の値との
差に基づいて姿勢変更手段を制御するように構成してい
たために、制御の遅れを伴うことがあった。

【０００４】更に詳述すると、従来装置にあっては、機
体が左右方向に傾斜して行くときに、その変化を傾斜検
出器が捉え、その検出値を重み付け平均した上で、油圧
シリンダの制御目標値としての目標ストロ−ク値を決定
し、その目標ストロ−ク値と、機体が傾斜を始める前の
ストロ−ク検出器の値との差を演算してこれを基に偏差
がゼロに近づくように油圧シリンダを伸縮制御させてい
たので、機体の左右傾斜を検出してから制御を開始する
までに時間が掛り、結果的に制御の遅れを招くという不
具合があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記した問
題点に鑑みて提案するものであって、次のような技術的
手段を講じた。即ち、機体１の左右横方向の傾きを検出
する傾斜検出器１６と、機体１に連結された対地作業機
１４の傾斜姿勢を変更する姿勢変更手段１５ａと、機体
１と対地作業機１４との相対的角度差を検出するストロ
−ク検出器１７とを備え、機体１が左右横方向に傾斜し
たときに前記姿勢変更手段１５ａを動作させて対地作業
機１４を所定角度に維持すべく構成してなる対地作業機
のロ−リング制御装置において、傾斜検出器１６にて検
出された値及び傾斜設定器１８にて設定された設定値を
基に演算される姿勢変更手段１５ａの目標ストロ−ク値
と、機体１が傾斜を始める直前の姿勢変更手段１５ａの
ストロ−ク値との差を平均し、この平均値を制御目標値
として姿勢変更手段１５ａを伸縮制御させたことを特徴
とするものである。

【０００６】

【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説
明する。まず、構成から説明すると、１はトラクタ−で
機体の前後部に夫々前輪２、２と後輪３、３とを備え、
ミッションケ−ス４の後上部には油圧シリンダケ−ス５
を固着して設けている。油圧シリンダケ−ス５内には単
動式の油圧シリンダ６を設け、また、この油圧シリンダ
ケ−ス５の左右両側にはリフトア−ム７、７を回動自由
に枢支している。 なお、ここでは油圧シリンダ６、リ
フトア−ム７、７をまとめて油圧昇降機構８と総称する
が、後述する制御弁を適宜切り換えることにより、この
油圧シリンダ６内に作動油が給排され、リフトア−ム
７、７が上下に回動する。

【０００７】トップリンク１０、ロワ−リンク１１、１
１からなる３点リンク機構１２の後端部には、対地作業
機としてのロ−タリ耕耘装置１４が昇降自在に連結さ
れ、リフトア−ム７、７とロワ−リンク１１、１１との
間にはリフトロッド１５、１５が介装連結されている。
このうち、右側のリフトロッド１５は複動式の油圧シリ
ンダ１５ａで構成され、後述する制御弁の切り換えでこ
の油圧シリンダ１５ａ内に作動油が給排され、伸縮して
作業機を左右方向に傾動させる。

【０００８】１６は前記油圧シリンダケ−ス５の横側部
に取り付けられた傾斜検出器であって、トラクタ−１の
左右横方向の傾斜を検出する。また、１７はトラクタ−
１とロ−タリ耕耘装置１４との相対的角度差を検出する
ストロ−ク検出器であって、直線式のポテンショメ−タ
にて構成され、このストロ−ク検出器１７は前記油圧シ
リンダ１５ａの横側部に配設されている。

【０００９】２０はポジションコントロ−ル用の油圧操
作レバ−で、この油圧操作レバ−２０の回動基部には、
トラクタ−１の後部に連結されているロ−タリ耕耘装置
１４の対地高さを設定する対地高さ設定器２１が取り付
けられている。一方、片側リフトア−ム７の回動基部に
もそれの回動角度、即ち、対地作業機の高さを検出する
対地高さ検出器２３が取り付けられ、油圧操作レバ−２
０にて設定された位置にリフトア−ム７、７が回動して
その設定位置で停止するように構成している。

【００１０】対地作業機としてのロ−タリ耕耘装置につ
いて簡単にその構成を説明すると、このロ−タリ耕耘装
置１４は、耕耘部３４と、耕耘部３４の上方を覆う主カ
バ−３５と、主カバ−３５の後部に枢着されたリヤカバ
−３６等を備え、リヤカバ−３６の下端部を地面に摺接
させて耕起土壌面を均平にすべく弾性押圧するように構
成し、また、主カバ−３５の上部後端部にはリヤカバ−
３６の回動角度を検出する耕深検出器３７を設けてい
る。

【００１１】次に図２に示すブロック図に基づいてこの
制御装置の制御系を説明する。対地作業機の高さを設定
する耕深設定器４０と、対地作業機の左右傾斜角度を設
定する傾斜設定器１８は夫々Ａ／Ｄ変換器２５を介して
ＣＰＵからなる制御装置２７に接続され、また、対地高
さ検出器２３と、耕深検出器３７と、トラクタ−１の傾
斜角度を検出する傾斜検出器１６と、ストロ−ク検出器
１７も同様にＡ／Ｄ変換器２５を介して制御装置２７に
接続されている。そして、制御装置２７の出力側には、
リフトア−ム７、７を昇降動させる上昇用比例制御弁４
６、下降用比例制御弁４７、及び対地作業機の傾斜姿勢
変更用の油圧シリンダ１５ａを伸縮させる伸長用制御弁
４８と短縮用制御弁４９が接続されている。

【００１２】なお、２８はＡ／Ｄ変換器２５を経ること
なく直接制御装置２７に接続された昇降スイッチで、こ
のスイッチ２８をＯＮにすると対地作業機は最大上昇位
置まで上昇し、ＯＦＦにすると油圧操作レバ−２０にて
設定された高さまで下降する。図３は制御装置２７の記
憶装置内にメモリされているロ−リング制御のプログラ
ムの内容を示すものであり、以下、これを説明する。

【００１３】まず、第１に各検出値、即ち、耕深検出器
３７、傾斜検出器１６、ストロ−ク検出器１７による検
出値と、各設定値、即ち、耕深設定器４０、傾斜設定器
１８による設定値がＣＰＵ内に読み込まれる（ステップ
Ｓ１）、制御モ−ドが水平制御である場合（ステップＳ
２）には、傾斜検出器１６の現在値と傾斜設定器１８に
よる設定値との比較により、油圧シリンダ１５ａの目標
ストロ−ク値（ＳＴＭｎ）が演算される（ステップＳ
３）。

【００１４】通常、このような場合、ロ−タリ耕耘装置
１４を水平に維持して使用する場合が多いので、傾斜設
定器１８の設定を「水平」に指示する。また、従来装置
では、この傾斜検出器１６の検出値を重み付け平均して
制御の基礎デ−タとしていたが、本案ではこのような平
均化処理を行なっていない。そして、機体が左右いずれ
かの方向に傾くと傾斜検出器１６がその動きを検出し、
前記の目標ストロ−ク値（ＳＴＭｎ）を算出するが、同
時にロ−タリ耕耘装置１４が傾き始めるとき、その直前
のストロ−ク値（ＳＴｎ）をストロ−ク検出器１７が検
出する。ＳＴｎはロ−タリ耕耘装置１４が傾き始めると
きの値であるから、この値は、傾斜が変わる直前のロ−
タリ耕耘装置１４の真の傾斜角度を表していることにな
る。

【００１５】ロ−リング制御の精度を高めるためには、
前記（ＳＴＭｎ）と（ＳＴｎ）との差（ｌｎ）がなくな
るように油圧シリンダ１５ａを伸縮させればよいので、
ステップＳ４で両者の差（ｌｎ）を求め、さらに重み付
け平均を採り、差の平均値（Ｌｎ）を算出する（ステッ
プＳ５）。この差（Ｌｎ）が不感帯に入っている場合
（ステップＳ６）には上昇用比例制御弁４６あるいは下
降用比例制御弁４７に対する出力を停止（ステップＳ１
６）し、不感帯から外れている場合であって、（ＳＴＭ
ｎ）と（ＳＴｎ）との差（ｌｎ）が中立状態から外れて
いる場合だけ、油圧シリンダ１５ａを伸長あるいは短縮
させる。

【００１６】この場合、機体１が右に傾いてロ−タリ耕
耘装置１４が右下がりの状態にあると判断されるときに
は、油圧シリンダ１５ａを短縮させ、逆に右上がりの状
態にあると判断される場合には、伸長用制御弁４８を励
磁して油圧シリンダ１５ａを伸長させる。なお、その
際、油圧シリンダ１５ａが伸縮する速度は、偏差が大き
い場合には制御弁４８、４９に対して連続信号を流し、
偏差が微小範囲にあるときにはパルス信号を与えるもの
であり、この点は従来装置と変わらない。

【００１７】また、この制御プログラムの特徴は、ステ
ップＳ７、ステップＳ１５の段階で（ｌｎ）が中立状態
にあれば、（Ｌｎ）が不感帯から外れていても制御を停
止させたことである。即ち、差の平均値（Ｌｎ）が不感
帯から外れていても、平均を採る前の加工されていない
一番新しい制御デ−タ（ｌｎ）が中立、言い換えると
（ＳＴＭｎ）と（ＳＴｎ）との差がゼロ若しくは略ゼロ
に近いような場合には、ステップＳ１５に示すように
（Ｌｎ、Ｌｎ−１、…Ｌｎ−４）の値にゼロを代入して
制御目標値を「水平状態」にリセットし、ロ−リング制
御を停止させている。

【００１８】このように目標としている作業機の傾斜角
度が「水平」であるときに、従来装置においては、特に
固い圃場で作業をしているときなど、僅かな振動でも敏
感に反応してしまい、ハンチングを起こすことがあっ
た。また、その不具合を解消すべく一定時間だけは反対
出力を牽制するディレ−タイマ−を入れるものがあった
が、反対側の出力を牽制するデイレ−タイマ−を介装す
ると、「水平」付近から左右方向の一側に１〜２度程度
外れて作業機が僅かに傾いたままの状態を維持すること
があり、正確に水平姿勢を保持出来ない欠点があった。
しかしながら、前記したように油圧シリンダ１５ａの長
さを検出するストロ−ク検出器１７の現在値と、目標ス
トロ−ク値との差が所定の幅内（中立と認められる幅）
にあるときには、過去の平均デ−タもゼロと見做して全
てをリセット状態に戻すものであるから、水平付近での
安定度が高まり、従来生じていたような水平付近での動
き過ぎ、片寄りが現れるようなことがない。

【００１９】次に図４のフロ−チャ−トについて作用を
説明する。この制御プログラムの目的は、作業機を水平
姿勢に維持させる際の、水平付近での安定度を高めんと
するものである。反対出力を一定時間だけ禁じたデイレ
−タイマ−方式のものでは、作業機自体が水平付近にな
ると、水平位置よりも左右どちらかの側にずれた状態で
停止することがあることは前述の通りであるが、この改
良プログラムの特徴は、パルス出力の開始をＯＦＦから
始めるようにした点にある。

【００２０】図４のフロ−チャ−トのうち、図３で述べ
たものと説明が重複する点は省略し、ステップＳ６以下
の作用について簡単に説明を加える。例えば（Ｌｎ）が
不感帯を越えていて、油圧シリンダ１５ａを伸長させな
ければならないようなとき、目標値と設定値との差、即
ち偏差が微小であるかどうか、言い換えるとパルス制御
域にあるか否かが判別され（ステップＳ６、Ｓ７）、そ
うでないときは、「伸長」側の連続出力を出して伸長用
制御弁４８を励磁作動する。

【００２１】そして、偏差が微小であってパルス出力要
求直後には、ＯＦＦタイマ−をセットし、一定時間（約
３００ｍｓｅｃ）だけＯＦＦ信号を出す（ステップＳ
８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ２４）。一定時間（３００ｍｓｅ
ｃ）経過したか否かをカウントした後、今度はＯＮタイ
マ−をセットし、一定時間（３００ｍｓｅｃ）だけＯＮ
信号を出力する（ステップ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２
４）。

【００２２】なお、この実施例ではＯＦＦ側、ＯＮ側の
パルス通電時間を同一としたが、一方の通電時間を変更
してもよい。また、伸長用、短縮用の制御弁共に比例制
御弁とし、偏差に基づいてＯＮ時間を変更する所謂デュ
−ティ制御を行なっても良い。ステップＳ１６乃至２１
の短縮側の作用も伸長側と同様であって動作方向のみ異
なるものであるから説明は省略する。

【００２３】以上のように、油圧シリンダ１５ａを伸縮
駆動する傾斜姿勢制御装置にあって、パルス制御域にお
いては、従来のように出力要求が生じたときに、パルス
出力の開始をＯＮから開始するのではなく、ＯＦＦから
開始するように構成したので従来必要とした反対出力デ
イレ−タイマ−が不要となるほか、機体の傾きが大きく
て偏差が大きいような場合にはこれまでと同様に出力要
求があった時点で直ちに連続信号が出力されて制御弁４
８（あるいは４９）が励磁駆動されることになり、制御
遅れのない応答性の優れた制御装置を提供出来るのであ
る。

【００２４】

【発明の作用効果】以上説明したように、この発明は、
機体１の左右横方向の傾きを検出する傾斜検出器１６
と、機体１に連結された対地作業機１４の傾斜姿勢を変
更する姿勢変更手段１５ａと、機体１と対地作業機１４
との相対的角度差を検出するストロ−ク検出器１７とを
備え、機体１が左右横方向に傾斜したときに前記姿勢変
更手段１５ａを動作させて対地作業機１４を所定角度に
維持すべく構成してなる対地作業機のロ−リング制御装
置において、傾斜検出器１６にて検出された値及び傾斜
設定器１８にて設定された設定値を基に演算される姿勢
変更手段１５ａの目標ストロ−ク値と、機体１が傾斜を
始める直前の姿勢変更手段１５ａのストロ−ク値との差
を平均し、この平均値を制御目標値として姿勢変更手段
１５ａを伸縮制御させたものであるから、従来装置のよ
うに傾斜検出器の検出値を平均化して水平制御を行なわ
せることに起因する制御遅れが少なく、制御の応答性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタ−とロ−タリ耕耘装置の側面図であ
る。

【図２】制御系を示すブロック図である。

【図３】水平制御のフロ−チャ−トである。

【図４】図３に示すプログラムの一部を改良したフロ−
チャ−トである。

【符号の説明】

１ トラクタ− ２ 前輪 ３ 後輪 ８ 油圧昇降機構 １４ 対地作業機（ロ−タリ耕耘装置） ２７ 制御装置 ４６ 上昇用比例制御弁 ４７ 下降用比例制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機体１の左右横方向の傾きを検出する傾斜
   検出器１６と、機体１に連結された対地作業機１４の傾
   斜姿勢を変更する姿勢変更手段１５ａと、機体１と対地
   作業機１４との相対的角度差を検出するストロ−ク検出
   器１７とを備え、機体１が左右横方向に傾斜したときに
   前記姿勢変更手段１５ａを動作させて対地作業機１４を
   所定角度に維持すべく構成してなる対地作業機のロ−リ
   ング制御装置において、傾斜検出器１６にて検出された
   値及び傾斜設定器１８にて設定された設定値を基に演算
   される姿勢変更手段１５ａの目標ストロ−ク値と、機体
   １が傾斜を始める直前の姿勢変更手段１５ａのストロ−
   ク値との差を平均し、この平均値を制御目標値として姿
   勢変更手段１５ａを伸縮制御させてなる対地作業機のロ
   −リング制御装置。