JPH02119704A - トラクタ作業機制御装置 - 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、自動的にトラクタ作業機が水平に保たれるよ
うにするための１−ラクタ作業機制御装置に関する。

〔従来例〕

］・ラクタが凹凸の圃場で作業すると、トラクタ本体の
後部に連結しであるトラクタ作業機が本体に連動して傾
き、圃場を均−深さに耕作できない場合を防止するため
、特開昭６０−２３２，０１１号公報の様に、本体が傾
いても作業機だけは常に水平となるよう、斜向センサを
用いて作業機の傾斜に対する動きを監視し、センサの検
出結果により作業機が圃場に対して水平に保持されるよ
うにしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらトラクタに用いられている斜向センサは、通常錘
を用いたものが多く、錘を振り子にして、重力を利用し
て本体の傾きを検出するものや、特開昭６０−１８０．
５０４号公報に開示されているようにＵ字管内の液体の
変化により傾きを検出するもの等が見うけられる。

しかしこれら錘や液体は共に質量を有し、遠心力に対し
ても敏感に作用する。例えば、作業機に設けられた斜向
センサに振り子式のセンサを用いたとすると、トラクタ
が直線走行から圃場の枕地で方向を変えるために旋回し
再び直線走行に戻ろうとするとき、運転者は大きくハン
ドルを切り、旋回半径をなるべく小さくしながら旋回さ
せようとする。このとき斜向センサの錘には遠心力が作
用し、旋回半径を小さくとればそれだけ遠心力が大きく
作用し、この遠心力によって錘が振れてしまい、圃場に
凹凸があったときと同様の動きをしてしまうため、不必
要に作業機が水平制御される場合がある。

また旋回半径が大きくとも、トラクタが高速で走行して
いる場合は、速度の二乗に比例する遠心力により錘が振
れてしまい、やはり作業機は不必要な動きをしてしまう
。

〔課題を解決しようとする手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、以下のいずれか
の方法で作業機を水平制御することを特徴とする。

トラクタ作業体に左右傾斜を検出する斜向センサと、ハ
ント′ルの回転角に対応した値を検出する回転角センサ
と、トラクタの速度に対応した値を検出する速度センサ
とを備え、回転角センサの検出結果が設定値以上だった
とき、すなわち旋回半径が比較的小さいときに斜向セン
サから作業体を水平制御するに値する検出結果が出力さ
れてもこの検出結果は遠心力により斜向センサを作用さ
せたものだとして無視するようにした第１の制御方法。

斜向センサに作用する遠心力は旋回半径と速度の変数と
みなし、この２変数によって変化する遠心力が設定値よ
り大きくなったとき、斜向センサから作業体を水平制御
するに値する検出結果が出力されてもこの検出結果は遠
心力により斜向センサを作用させたものだとして無視す
るようにした第２の制御方法。

第１と第２の制御方法に、斜向センサの検出結果がトラ
クタ作業機をトラクタの旋回方向とは逆方向に傾かせる
ものであるとき、トラクタ作業機の水平制御を行うよう
にした補助制御方法。

〔実施例〕

第１図ないし第６図は本発明に関する実施例を図示した
もので、以下順に説明する。

第１図は一般的なトラクタの構造を簡単に示したもので
、以下にその説明を行う。

トラクタは本体１と作業機２に大別できる。

本体１にはエンジン３をはじめ、作業機２を一１＝下動
させたり、水平方向に保つための、コンｌ−ｔ：＋−ル
部４、油圧発生装置５、油圧管６１１．６１２６２Ｌ　
６２２、切換弁７Ｌ　７２、ソレノイド８１１．８］２
８２１、８２２、シリンダー９１．９２、リフト駆動ア
ーム１０Ｌ、　１０２、センサ１１１．１１２が設置さ
れる。油圧発生装置５はエンジン３の動力によって油圧
を発生する装置である。この油圧発生装Ｗ５から発する
４本の油圧管のうち、油圧管６１Ｌ　６１２は切換弁７
１を、油圧管６２Ｌ　６２２は切換弁７２を介してそれ
ぞれシリンダー９１．９２へ接続される。シリンダー９
１９２は作業機２のリフトアーム１２１．１２２に接続
しであるリフト駆動アーム１０１．１０２を動かずこと
ができる。シリンダー９１．９２は油圧発生装置５で生
じた油圧によりリフト駆動アーム１０１．１０２を引い
たり押したりして作業機２を上下させるが、これは切換
弁７１の右左に設置されたソレノイド８１１．８１２と
切換弁７２の左右に設置されたソレノイド８２１゜８２
２に印加される電圧によって決定される。前記用いたり
、または押したりする操作は、一方の切換弁７１を例に
取ってみると、油圧管６１１．６１２を通って切換弁７
１に達した油圧は、ソレノイＦ’　８１１に電圧が印加
されている時は油圧管６１１の油圧だけをシリンダー９
１に導通ずるようにする。これより、シリンダー９１は
リフト駆動アーム１０１を例えば引くことにより、作業
機２のシリンダー９１側は引き上げられ、作業機２は右
上がり、ずなわら左に傾いて本体１に連結される。リフ
Ｉ・アームセンサ１１１、１１２は作業機２のリフトア
ーム１２１．１２２が本体ｌからどの程度傾いているか
を検出するもので、主に可変抵抗を用いて傾きの程度を
電圧に変換し、これら電圧値をコン１−ロール部４へ出
力する。

作業機２には、この作業機２が左右方向に対してどの程
度傾いているか検出する斜向センサ１３が設けてあり、
主に錘Ｗを振り子穴にしてその傾き程度を電圧に変換し
、これら電圧値をコントロール部４へ出力する。この斜
向センサ■３からコン１ヘロール部４へ出力される電圧
よりソレノイド８１１゜８１２とソレノイド８２］、　
８２２に電圧を適宜印加し、切換弁７１．７２及びシリ
ンダー９１．９２を駆動して作業機２の左右方向の水平
制御を行う。具体的に説明すると、今、凹凸の圃場にお
い゛（、トラクタ後方から見て、本体１が右上がりの状
態になったとすると、作業機２は右上りの圃場を水平に
耕耘するために本体１の横軸より右下がりに作業ｍ２の
横軸を合わせる。すなわち作業機２の横軸が水平となる
よう、シリンダー９１のリフト駆動アーム１０１を押し
出し、シリンダー９２のリフト駆動アム１０２を引き込
む操作をする。作業機２が水平となると、斜向センサ１
３からコントロール部４へ電圧信号が出力され、コント
ロール部４はシリンダー９Ｌ　９２の駆動停止させるた
め切換弁７１．７２を制御するソレノイド８１Ｌ　８１
２．８２Ｌ　８２２に電圧を供給することを停止して水
平方向の作業機２の調節を完了する。

ところで、作業機２に設けられた斜向センサ１３は錘を
振り子穴にして作業機２の傾きに対して電気的変化を起
こさせるようにしたものであることは前に述べたが、第
２図に示したものがこの斜向センサ１３の一例である。

錘Ｗの垂れ方向に作業機２の基準線が一致すると作業機
２はこのとき水平である。しかし作業機２が傾き、錘Ｗ
の垂れ方向から基準線が離れていく程コントロール部４
へ出力される電気信号値は大きくなるようにしてその傾
きの程度を区別している。

第３図はトラクタが圃場の枕地を耕作しているときの作
業機２と斜向センサ１３の錘Ｗの様子を示したものであ
る。

枕地でトラクタの走行方向を変えてやるとき、運転者は
ハンドルを大きくこの場合右に回転させる。このとき作
業機２に設げられた斜向センサ１３の錘Ｗは、圃場が水
平で作業機２が傾いていないにもかかわらず方向を変え
たときに生じた遠心力によって左側に振れ、斜向セン（
月３は作業機２が左側に傾いたときに行う操作と同様の
制御、すなわち斜向センサ１３がコントロール部４へ出
力する電気信号が零となるよう作業機２の基準線が錘Ｗ
の垂れている方向と一致するまで第１図で説明したシリ
ンダー９１．９２等を駆動させる。しかし、このときの
錘Ｗの垂れ方向は錘Ｗが遠心力により振らせられている
ため、前記制御を行うと作業機２は圃場に対して傾いて
しまう。

このため錘Ｗに対して遠心力が作用しやすい環境、すな
わちトラクタが旋回しているときはハンドルの回転角を
検出し、この回転角がコンｌ−１：Ｊル部４に記憶させ
た設定値より大きくなったとき、すなわちトラクタの旋
回半径が小さくなるに連れて大きくなる遠心力が錘Ｗの
振れに悪影響を及ぼすと思われるときの旋回半径に対応
する回転角をコントロール部４に記憶させ、この値より
大きい回転角が検出されたとき前記制御は行わないよう
にコンＩ・ロール部４内で制御するようにした。

このハンドルの回転角を検出してコントロール部４へ信
号を出力するのが第４図のブロック図に示した回転角セ
ンサ１４である。この回転角センサ１４の他に、第１図
で説明したリフトアームセンサ１１１、１１２、斜向セ
ンサ１３、またトラクタの速度を検出する速度センサ１
５を備え、これらセンサの電気信号をコントロール部４
に出力する。コントロール部４は、ＣＰ　０４０をはじ
め、センサからのアナログ信ぢをデジタル信号に変換す
るためのＡ／Ｄ変換器４］やＣＩ）ｔＪ４０からの信号
を前記説明したソレノイド８］Ｌ　８１２．８２Ｌ　８
２２が駆動できるよう増幅するドライバ４２から構成さ
れている。このコントロール部４の出力によって前記ソ
レノイドを駆動させ作業機２の制御を行うものである。

したがって斜向センサ１３と回転角センサ１４を用いて
斜向センサ１３の錘Ｗに作用する遠心力の監視を行うこ
とにより、作業機２が誤って水平制御されることを極力
防止することができる。

次なる実施例は、前記実施例においての錘Ｗに作用する
遠心力が設定値以上となったとき、作業機２の誤った水
平制御を防止するようにしたものである。

トラクタの構成及び駆動回路等は前記実施例と同様であ
るので、その説明は省き、この実施例の制御方法だけこ
れより説明する。

圃場の枕地においてはトラクタの旋回半径が小さいため
大きな遠心力が錘Ｗに対して作用しやすいことは前にも
述べたが、大きな遠心力は枕地に限らす大きな旋回半径
が走行しているｌ・ラクタが高速走行しているときにも
生しやすい。これは遠心力が速度の２乗に比例するから
である。

そこで錘Ｗに悪影響を与え始める遠心力Ｆ。をコントロ
ール部４に記憶させ、回転角セン→Ｊ゛１４と速度セン
サ１５との出力結果をコンＩ・ロール部４で処理して錘
Ｗに作用する遠心力ＦがＦ”　＞　Ｆ。となったとき、
作業機２の水平制御を行わないようにした。

ところで遠心力Ｆは、ｌｉ゛＝ｍｖ２／ｒで表される。

この場合ｍは錘Ｗの質量、■はＩ−ラクタの速度（厳密
には接線方向の速度である）、ｒは旋回半径である。し
たがって遠心力Ｆ゛は旋回半径ｒと速度■との関数であ
る。前記遠心力Ｆ。を住じるときの旋回半径と速度をそ
れぞれｒ。＋　　■Ｏとして前記式を変形すると■。−
Ｅ７〒フ盃となり、第５図に示したようにＦ＝Ｆｏを満
たす放物線を描くことができる。このグラフからすると
、放物線より上にある領域でばＦ＞Ｆ、となり、この遠
心カド゛を生じさせる領域に旋回半径ｒと速度■がある
とき、作業機２の水平制御を行わないようにした。

したがって遠心力Ｆによって誤って振らされた錘Ｗによ
って斜向センサ１３が誤った検出結果を出力しても、作
業機２が誤って水平制御されることを確実に防止するこ
とができる。

次に説明する実施例は、前記２つの実施例をさらに正確
に制御するためのものであるが、トラクタの構成及び駆
動回路等は前記実施例と同様であるのでその説明は省き
、この実施例の制御方法だけ説明する。

この実施例では、前記実施例の様に錘Ｗに遠心力が作用
して誤って振らされたとしても、以下に説明する条件と
なったときに限って作業機２の水平制御を行おうとする
ものである。結論から言うと、前記条件とは、作業機２
の基準線が垂線から左に移動したとき、錘Ｗの垂れ方向
がこの基準線よりも右にある第１の場合、作業ａ、２の
基準線が垂線から右に移動したとき、錘Ｗの垂れ方向が
この基１１＃線よりも左にある第２の場合の２つの場合
である。

第６図に第１の場合を例にとり説明する。

この様な状況が生じる場合は、トラクタが右旋回しなが
ら作業機２が右下がりの圃場を耕作する場合である。ト
ラクタが右旋回しているために錘Ｗには錘Ｗが左に振れ
るような遠心力が作用する。

また作業機２は右下がりの圃場を耕作していることから
右に傾いており、その基準線は垂線から左側に移動する
。

ところで前記実施例の場合、例えば作業機２が水平な圃
場を耕作しているときにトラクタが第１の場合同様右旋
回した場合、錘Ｗの垂れ方向は作業機２の基準線の左側
に移動していた。しかしこの実施例で示した第１の場合
、；・ラクタが右旋回して錘Ｗを左に振らせても、その
垂れ方向は作業機２の基準線より右側に位置し、（この
とき斜向センサ１３は作業機２をトラクタ旋回方向の右
とは逆方向である左に傾くようコントロール部４に信号
を出力している。）前記実施例の場合とは錘Ｗの存在位
置が異なっている。

すなわち、水平でない圃場を耕作する前記第１及び第２
の場合は、作業機２は斜向センサ１３の検出結果によっ
て水平制御され、すなわち、錘Ｗの垂れ方向に作業８１
！２の基（性腺が一致するまで作業機２を動かしこの圃
場をほぼ水平となるよう耕作する。

したがって前記第１及び第２の場合か生したとき、前記
制御を行うことで、たとえ錘Ｗに遠心力が作用しようと
も、前記２つの実施例では行わなかった作業機２の水平
制御を行い耕作するトラクタ作業機制御装置を得ること
かできる。

尚、これら実施例の斜向セン９゛１３には全て振り子弐
のものが用いられているか、これに限らず遠心力に作用
されるセンサであればよいものである。

〔発明の効果〕

本発明は、トラクタ作業機の左右傾斜を検出する斜向セ
ンサと、トラクタの旋回角に対応した値を検出する回転
角センサと、トラクタの走行速度に対応した値を検出す
る速度センサを用い、斜向セン→ノが受ける遠心力によ
って誤った検出結果を出力したとしても、設定した条件
を満たした場合にはこの検出結果を無視し、作業機の水
平制御を行えないようにし、しかし前記設定した条件に
他に設定した条件が含まれる場合、作業機の水平制御を
行えるようにしたことで誤動作のない作業機の水平制御
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はトラクタの構成を示す図、第２図は斜向センサ
の動きを簡略化して示した図、第３図はトラクタが右旋
回したときに生じる遠心力で斜向センサが誤動作し、作
業機をどの様に動かすかを示した図、第４図はコン１−
ロール部内部のブロック図、第５図は遠心力とトラクタ
の旋回半径及び速度の関係を示したグラフ、第６図は作
業機が右に傾斜しているときトラクタが右旋回した場合
、斜向センサの錘がどこに位置するかを示した図である
。 トラクタ作業機−２斜向センサー１３ 回転角センサ　１４　　　　速度センサー川５θ 第３ ◇ 図 第４囚 第５ 図 第６ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トラクタ作業機の左右傾斜を検出する斜向センサ
   の検出結果に基づいてトラクタ作業機を水平に保つため
   のトラクタ作業機制御装置において、トラクタの走行方
   向を選択するハンドルの回転角に対応した値を検出する
   回転角センサを備え、この回転角センサによって設定値
   以上の回転角に対応する値が検出されたとき、斜向セン
   サからの検出結果を無視してトラクタ作業機の水平制御
   を行わないようにしたトラクタ作業機制御装置。
2. （２）トラクタ作業機の左右傾斜を検出する斜向センサ
   の検出結果に基づいてトラクタ作業機を水平に保つため
   のトラクタ作業機制御装置において、トラクタの走行方
   向を選択するハンドルの回転角に対応した値を検出する
   回転角センサと、トラクタの走行速度に対応する値を検
   出する速度センサとを備え、回転角センサの検出結果に
   応じて変化する設定値以上の速度に対応する値が速度セ
   ンサによって検出されたとき、斜向センサからの検出結
   果を無視してトラクタ作業機の水平制御を行わないよう
   にしたトラクタ作業機制御装置。（３）特許請求の範囲
   第（１）項及び第（２）項記載のトラクタ作業機制御装
   置において、斜向センサの検出結果がトラクタ作業機を
   トラクタの旋回方向とは逆方向に傾かせるものであると
   き、トラクタ作業機の水平制御を行うようにしたトラク
   タ作業機制御装置。