JPH0338967Y2

JPH0338967Y2 -

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Publication number: JPH0338967Y2
Application number: JP9384083U
Authority: JP
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1991-08-16
Also published as: JPS601210U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、対地作業装置をアクチユエータでロ
ーリング駆動自在に連結した走行機体側に、機体
左右傾斜角を検出するセンサーを設け、このセン
サーの機体傾斜角検出結果に基づいて、前記対地
作業装置を設定した絶対傾斜姿勢にするアクチユ
エータ位置を演算し、前記アクチユエータに連設
したアクチユエータ位置検出用センサーの検出位
置を前記演算位置に一致させるようにアクチユエ
ータを自動制御するよう構成した対地作業装置自
動ローリング制御機構の制御回路に関する。

上記制御回路には定電圧発生器からの電源で駆
動される多数の演算増幅器が組込まれているので
あるが、従来は第４図に示すように、側電源に
定電圧ｅを印加し、側電源をグランドアース
（GND）としてある演算増幅器Ａの入力回路にお
ける側がグランドアース（GND）に接続され、
このグランドアース（GND）の電圧を制御回路
の基準としていたために、増幅器Ａからの残留電
圧の影響が出て、0v付近の精度が悪くなり、制
御誤差が大きく表われやすいものであつた。

本考案は、このような欠点を解消するためにな
されたものであつて、その特徴とするところは、
単一電源のプラス側端子を定電圧発生回路１５を
介して、各種演算増幅回路Ａのプラス側電源端子
に接続し、前記定電圧発生回路１５のマイナス側
端子をダイオードｄ３を介して前記単一電源のマ
イナス端子におとし、かつ、前記定電圧発生回路
１５のマイナス側端子から各種演算増幅回路Ａの
信号処理用基準電圧を取り、前記単一電源のマイ
ナス側端子を前記各種演算増幅回路Ａのマイナス
側電源端子に接続してある。

上記構成によると、各種演算増幅器の信号処理
基準電圧回路、いわゆるコモン回路に微小電圧が
立つために、演算増幅器の最低値がコモン回路電
圧より低くなり、そのためコモン回路を基準とし
た増幅器出力は確実に0vを示すことになり、そ
の結果出力0v付近の精度が従来に比して高くな
り制御誤差も少くできるようになつた。しかも、
流れる電流の大小にかかわらず常に一定の順方向
電圧値を有するダイオードを用いるので、大きな
電流が流れる定電圧発生回路のマイナス側に１個
のダイオードを介装するだけでよく、部品点数の
大幅な増加がなく、極めて簡易な構造改良で済
む。

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図に示すように、走行本機としてのトラク
タ１の後部に、対地作業装置の一例としての耕耘
ロータリー２を、左右一対のリフトアーム３，３
に連動連結する左右一対のロアーリンク４，４と
トツプリンク５とから成る三点リンク機構６を介
して前記トラクタ１と一体にローリングする状態
で駆動昇降自在に連結してある作業機において、
前記トラクタ１のローリングに伴なう前記耕耘ロ
ータリー２のローリング、つまり、水平に対する
左右傾き角度θを検出するセンサーS₁を前記トラ
クタ１側に付設し、これによる検出に基づいて、
前記相対応するロアーリンク４，４とリフトロツ
ド７，８の一方８を油圧シリンダ８で構成して伸
縮することにより、前記耕耘ロータリー２の対地
左右姿勢を、これが設定姿勢（水平姿勢）となる
ように自動的に修正するローリング制御機構を設
けてある。

前記三点リンク機構６は、対地作業装置２の装
置形態やその作業形態に対応すべく、ロアーリン
ク４，４の後端間隔、つまり作業装置２の取付幅
が変更可能であるとともに、前記リフトロツド
７，８とロアーリンク４，４のピン連結位置を前
後２段に選択移動可能に構成してある。

そして、前記リフトアーム３，３は油圧シリン
ダ９によつて昇降駆動することによつて、前記対
地作業装置としての耕耘ロータリー２をトラクタ
１に対して昇降自在に構成してあり、前記リフト
アーム３，３のトラクタ１に対するリフト角αを
検出するセンサーS₂をリフトアーム支点部に設け
てある。

一方、伸縮自在なリフトロツドとしての油圧シ
リンダ８には、その伸縮量ｌを検出するセンサー
S₃を設けてあり、もつて、リフトロツド８の長さ
変位を検出すべく構成してある。

前記傾斜角検出センサーS₁は、左右揺動自在に
垂下した重錘の揺動変位量をホール素子や差動ト
ランスを用いて無接触式に検出するように構成し
たものであり、又、リフト角検出センサーS₂は回
転型ポテンシヨメータが用いられ、夫々の回動角
θ，αに対応した電圧V₁，V₂を発生する。

又、前記シリンダ長検出センサーS₃は直線スラ
イド型のポテンシヨメータが利用され、前記油圧
シリンダ８の伸縮量ｌに対応した電圧V₃を発生
すべく構成してある。

次に前記センサーS₁，S₂，S₃の検出結果に基い
て、前記耕耘ロータリー２の左右傾斜姿勢を調節
する制御回路を第３図に基いて詳細に説明する。

この制御回路は、基本的に、センサーS₁の出力
電圧V₁を機体傾斜角θの基準（水平状態θ＝０
に対応）からの変位量の大きさとその方向（θ＞
０およびθ＜０）を判別可能な電圧Vθに変換す
る増幅器A₁、この増幅器A₁の出力電圧Vθを前記
基準（θ＝０）に対する変位方向によつて、制御
ゲインを変えるとともに、前記作業装置２のロー
リング機構への装置状態に応じて、この制御ゲイ
ンを補正するためのゲイン変換部１０、この変換
部１０の第１の出力電圧Vθ₁をリフト角検出セン
サーS₂に入力して、リフト角αに対応して分圧さ
れた電圧をこのセンサーS₂の前記出力電圧V₂と
して発生させ、その電圧を所定のゲインで増幅す
る増幅器A₂、この増幅器A₂より出力されるリフ
ト角αに対応した電圧Vαと前記ゲイン変換部１
０からの第２及び第３の出力電圧Vθ₂，Vθ₃、並
びに機体水平（θ＝０）状態に対応した基準電圧
Vsとを加減算して油圧シリンダ８の伸縮量ｌに
対応するシリンダ長の目標電圧Vzに変換する演
算部１１、前記センサーS₃の出力電圧V₃を前記
目標電圧Vzのスケールと同一スケールのシリン
ダ長に対応する電圧Vlに変換する増幅器A₃、前
記目標電圧Vzと検出電圧Vlとを比較して油圧シ
リンダ８の電磁バルブ１２を駆動するための制御
信号を発生する比較器群１３、およびこの比較器
群１３の出力信号を受け電磁バルブ１２を駆動す
るドライバー回路１４、ならびに定電圧ｅを発生
する回路１５によつて構成してあり、前記センサ
ーS₁の機体傾斜角θに基いて変換された目標電圧
VzとセンサーS₃のシリンダ長に対応する検出電
圧Vlとが等しくなるように油圧シリンダ８の伸
縮量を制御して、もつて、前記耕耘ロータリー２
の姿勢をトラクタ１の左右傾きおよびリフト角さ
らには装置状態に拘わらず水平に維持するのであ
る。

尚、機体傾斜角θに対応する電圧Vθは増幅器
A₁に接続した調節器１６によつて修正可能であ
り、又、シリンダ長に対応する電圧Vlは増幅器
A₃に接続された調節器１７によつてシフト修正
可能である。

前記増幅器A₁は、センサーS₁から出力される
電圧V₁を、機体が水平（θ＝０）の状態に対応
する基準電圧Vsに対して傾斜角θに比例した電
圧Vθに変換すべく構成してある。

即ち、前記基準電圧Vsより出力電圧Vθが大き
い場合は機体が右上り（θ＞０）に、小さい場合
は機体が右下り（θ＜０）に、夫々対応するので
ある。

前記ゲイン変換部１０は、前記増幅器A₁の出
力電圧Vθを、基準電圧Vsに対して正の範囲（Vθ
＞Vs）で非反転増幅するとともに負の範囲（Vθ
≦Vs）では出力電圧を0vとする非反転増幅器A₄
と、基準電圧Vsに対して負の範囲（Vθ＜Vs）で
反転増幅するとともに正の範囲（Vθ≧Vs）では
出力電圧を0vとする反転増幅器A₅と、前記非反
転増幅機A₄の出力電圧を夫々増幅する一対の増
幅器A₆，A₇と前記反転増幅器A₅の出力電圧を
夫々増幅する一対の増幅器A₈，A₉と前記電圧Vθ
の基準電圧Vsに対する大小関係、すなわち機体
傾斜方向を判別する比較器A₁₀と、その比較結果
に基づいて前記増幅器A₆の出力と増幅器A₈の出
力を切換えて取出すアナログスイツチSW₁と、こ
のスイツチSW₁の出力を受けて前記第１の出力電
圧Vθ₁を出す増幅器A₁₁からなる。

前記増幅器A₆，A₇，A₈，A₉は夫々ゲインを４
段階に切換え可能に構成されている。そして、各
増幅器A₆，A₇，A₈，A₉のゲインは、前記ロアー
リンク４，４の後端間隔の大小を２段階に選択す
る作業装置取付幅選択スイツチSW₂と、リフトロ
ツド７，８とロアーリンク４，４の連結位置を前
後２段階に選択する作業装置昇降幅選択スイツチ
SW₃との組合わせ状態に対応して自動的に設定さ
れるべく、これらスイツチSW₂，SW₃の組み合せ
状態を論理信号に変換するエンコーダD₁からの
信号を受けるデコーダD₂，D₃，D₄，D₅によつて
前記リンク機構６の基準姿勢に対応したゲインと
なるように自動的に設定されるべく構成してあ
る。

尚、Vθ＞Vsである前記非反転増幅系のゲイン
とVθ＜Vsである反転増幅系のゲインは、前記三
点リンク機構６のリンク機構に起因して、機体傾
斜角θの方向によつては同一検出角度であつても
耕耘ロータリー２の姿勢を水平に制御するために
必要な制御量が異なるために、別々のゲインとな
るようにしてある。

前記演算部１２は、ゲイン変換部１０の増幅器
A₇を介して出力される第２の電圧Vθ₂と、基準電
圧Vsと、リフト角αに対応する検出電圧Vαとを
加算する演算器A₁₂と、リフト角に対応する検出
電圧Vαとゲイン変換部１１の増幅器A₉を介して
出力される第３の電圧Vθ₃とを基準電圧Vsに対し
て減算する演算器A₁₃、及びこれら演算器A₁₂，
A₁₃の出力を比較器A₁₀の出力に応じて選択出力
するアナログスイツチSW₄から構成されており、
前記機体傾斜角θに対応してそのゲインを補正さ
れ、かつ、リフト角αにも対応して補正された前
記油圧シリンダ８の目標伸縮量に対する目標電圧
Vzを出力すべく構成してある。第２図に、リフ
ト角αをパラメータとした機体傾斜角θと目標電
圧Vzの関係を示す。

又、前記リフト角に対する補正用の増幅器A₂
には調節器１８を接続してあり、センサーS₂をリ
フトアーム３の揺動支点に取付けたのちに基準の
リフト角（例えばリフトアーム最下降位置）に対
する出力電圧Vαの微調節を行えるよう構成して
ある。

又、前記演算部１０の両演算器A₁₂，A₁₃には、
夫々加算補正値ΔVθ及び減算補正値ΔVθ′を夫々
印加するとともに、これら補正値ΔVθ，ΔVθ′の
和を一定（ΔVθ＋ΔVθ′＝Ｃ）にして夫々を背反
的に増減する調節器１９を設け、この調節によつ
て両演算器A₁₂，A₁₃からの出力を全体的に増減
シフトして作業装置設定傾斜姿勢を任意に調節で
きるように構成してある。つまり、両補正値を等
しく（ΔVθ＝ΔVθ′）したときに作業装置設定傾
斜姿勢が水平となり、加算補正値ΔVθを減算補
正値ΔVθ′よりも大きく〔もしくは小さく〕する
と、作業装置傾斜姿勢が水平より右下り〔もしく
は右上り〕に設定されるのである。

前記比較器群１３は不感帯v₁が印加された一対
の比較器A₁₄，A₁₅と、基準電圧v₂〔＞v₁〕が印加
された一対の比較器A₁₆，A₁₇からなり、前記目
標電圧とシリンダ長検出電圧の差が不感帯以下
（｜Vz−Vl｜≦v₁）の制御中立時には全比較器
A₁₄…A₁₇から「Ｌ」レベルの論理信号が出力さ
れる。そして、制御中立状態から機体が右下りに
傾斜して前記電圧差が不感帯より大きくなると
（Vl−Vz＞v₁）、油圧シリンダ短縮駆動のために
比較器A₁₄から「Ｈ」レベルの論理信号が出力さ
れる。逆に、機体が右上りに傾斜して前記電圧差
が不感帯より大きくなると、（Vz−Vl＞v₁）、油
圧シリンダ伸長駆動のために比較器A₁₅から
「Ｈ」レベルの論理信号が出力される。

又、前記電圧差が基準電圧より小さい範囲（｜
Vz−Vl｜v₂）では比較器A₁₆もしくはA₁₇から
「Ｈ」レベルの論理信号が出力されるとともに、
前記電圧差が基準電圧以上に大きい範囲（｜Vz
−Vl｜≧v₂）では比較器A₁₆もしくはA₁₇から
「Ｌ」レベルの論理信号が出されることになり、
これら比較器A₁₄…A₁₇から出力される論理信号
から目標シリンダ長さに対する検出長さの偏差の
程度を判別し、これに基づいてシリンダ作動速度
を後述のように自動調節する構成となつている。

前記ドライバー回路１４は、４個のNANDゲ
ートG₁，G₂，G₃，G₄と、２個のORゲートG₅，
G₆および電磁バルブ１２をシリンダ短縮駆動方
向に切換えるバツフアー回路B₁、シリンダ伸長
駆動方向に切換えるバツフアー回路B₂、並びに
間欠信号発生器２０からなる。そして、前記OR
ゲートG₅，G₆には「手動−自動」切換スイツチ
SW₅を接続してあり、スイツチSW₅を閉じた「自
動」モードでは前記ORゲートG₅，G₆の各入力の
一方が「Ｌ」レベルにセツトされる。

従つて「自動」モードにおいては、前記目標電
圧Vzと検出電圧Vlの差が不感帯v₁より大く、か
つ、基準電圧v₂より小さい範囲（v₁＜｜Vz−Vl
｜＜v₂）、つまり、目標シリンダ長さと実シリン
ダ長さの差が比較的小さい間は、シリンダ短縮業
動時には比較器A₁₄，A₁₆のみの出力信号が「Ｈ」
レベルに、又、シリンダ伸長作動時には比較器
A₁₅，A₁₇のみの出力信号が「Ｈ」レベルとなり、
各場合においてバツフアー回路B₁又はB₂は間欠
信号発生器２０の信号に同期して間欠的に通電作
動し、バルブ１２が間欠的に駆動されることで油
圧シリンダ８は間欠的に短縮もしくは伸長作動す
る。

又、前記電圧差が基準電圧v₂以上に大きい範囲
（｜Vz−Vl｜≧v₂）、つまり、目標シリンダ長さ
と実シリンダ長さとの差が大きいとき、シリンダ
短縮作動時には比較器A₁₄のみの出力信号が
「Ｈ」レベルに、又、シリンダ伸長作動時には比
較器A₁₅のみの出力信号が「Ｈ」レベルになり、
各場合においてバツフアー回路B₁又はB₂は連続
して通電作動し、バルブ１２が連続駆動されるこ
とで油圧シリンダ８は連続的に短縮もしくは伸長
作動する。

つまり、目標シリンダ長さと実シリンダ長さと
の差が大きいときには油圧シリンダ８を早く作動
させて応答性を高め、前記差が小さくなると油圧
シリンダ８作動を遅くしてオーバーシユートを抑
制した安定制御を行うのである。

尚、SW₆はシリンダ短縮操作用の手動スイツ
チ、SW₇はシリンダ伸長操作用の手動スイツチで
あり、自動制御中でもこのスイツチSW₆又はSW₇
を閉路操作している間だけ優先的に電磁バルブ１
２を切換えることができる。この場合、手動優先
操作でバルブ１２の一方の励磁部が通電されて一
方のポジシヨンに切換えられると、自動制御系の
中立状態はくずれ、バルブ１２を他方のポジヨン
に切換えるように他方の励磁部にも通電制御され
るが、バルブ１２は先行操作状態に保持され、ス
イツチSW₆又はSW₇が操作解除されると再び自動
制御状態に復帰する。尚、前記手動スイツチSW₆
又はSW₇の操作時にドライバー回路１４の作動を
牽制する論理処理を施こせば、前記のように手動
優先操作中にバルブ１２の他方の励磁部に不当に
通電することがなくてよい。

又、A₁₈，A₁₉は、シリンダ長検出電圧Vlと上
下のストロークエンドに近いシリンダ長さl₁，l₂
に対応する基準電圧Vl₁，Vl₂とを比較する比較
器であつて、シリンダ８が短縮側ストロークエン
ド近くになると（Vl＜Vl₁）、比較器A₁₆から
「Ｈ」レベルの論理信号が出力され、これがOR
ゲートG₇及び前記ORゲートG₅で論理処理され、
バツフアー回路B₁の作動が牽制されてそれ以上
のシリンダ短縮駆動が自動的に停止される。逆
に、シリンダ８が伸長側のストロークエンド近く
に至ると（Vl＞Vl₂）、比較器A₁₉から「Ｈ」レベ
ルの論理信号が出力され、これがORゲートG₈及
び前記ORゲートG₆で論理処理され、バツフアー
回路B₂の作動牽制によつてシリンダ伸長が停止
されるのである。

前記「手動−自動」切換えスイツチSW₅を開路
操作して「手動」モードに切換えると、ORゲー
トG₇，G₈及びG₅，G₆の論理処理によつてバツフ
アー回路B₁，B₂の作動が牽制され、この状態で
は手動スイツチSW₆，SW₇のみによつてバルブ１
２の切換えが可能となる。

２１は機体傾斜の突発的な僅かの変動に対して
制御作動を行わせないようにするために前記目標
電圧Vzの伝達系に設けた遅れ回路である。尚、
増幅器A₂₀の入力抵抗ＲとコンデンサＣによつて
定まる遅れ時定数が大きいと、メインスイツチ
SW₈を入れたときに増幅器A₂₀から出力される目
標電圧Vzの立上りが遅れ、機体右下り傾斜と同
等の状態が現出され、不当な制御が行われるので
前記入力抵抗Ｒより小さい値の抵抗ｒと一対のダ
イオードd₁，d₂を組込んで目標電圧Vzの立上り
を早くしている。

SW₉は、外部信号によつて前記比較器群１３へ
の入力を、前記目標電圧Vzと基準電圧Vsに切換
えるアナログスイツチであつて、リフトアーム３
が上限近くまで上昇操作されるとスイツチSW₁₀
が閉じられ、これに基づいてスイツチSW₉が切換
わり、固定の基準電圧Vsが目標電圧として比較
器群１３へ入力される。つまり、作業装置２を大
きく上昇させると、自動的に機体に対して左右平
行な一定姿勢に保たれ、非作業走行時の安全が保
たれるのである。

単一電源であるバツテリのプラス側端子を定電
圧発生回路１５を介して、各種演算増幅回路Ａの
プラス側電源端子に接続し、前記定電圧発生回路
１５のマイナス側端子をダイオードｄ３を介して
前記バツテリのマイナス端子におとし、かつ、前
記定電圧発生回路１５のマイナス側端子から各種
演算増幅回路Ａの信号処理用基準電圧を取り、バ
ツテリのマイナス側端子を前記各種演算増幅回路
Ａのマイナス側電源端子に接続してある。このよ
うにして、バツテリのマイナス側、つまりグラン
ドアース（GND）に対して微小電圧Δeが立つた
回路を制御回路のコモン回路（COM）としてい
る。このように構成することで増幅器Ａの最低出
力電圧をコモン回路（COM）の電圧Δeに対して
マイナスとし、このコモン回路電圧Δeを基準と
した最低出力を0vとすることができるようにし
てある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る対地業車装置自動ローリン
グ制御機構の制御回路の実施例を示し、第１図は
農用トラクタの後部を示す斜視図、第２図は機体
傾斜角度と目標電圧の関係を示すグラフ、第３図
は制御回路図、第４図は従来の演算増幅器部分を
示す回路図である。１……走行機体、２……対地作業装置、８……
ローリング駆動用アクチユエータ、１５……定電
圧発生器、Ａ……演算増幅器、ｄ３……ダイオー
ド、Ｓ１，Ｓ３……センサー。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

対地作業装置２をアクチユエータ８でローリン
グ駆動自在に連結した走行機体１側に、機体左右
傾斜角θを検出するセンサーＳ１を設け、このセ
ンサーＳ１の機体傾斜角検出結果に基いて、前記
対地作業装置２を設定した絶対傾斜姿勢にするア
クチユエータ位置を演算し、前記アクチユエータ
８に連設したアクチユエータ位置検出検出用セン
サーＳ３の検出位置を前記演算位置に一致させる
ようにアクチユエータ８を自動制御するよう構成
した対地作業装置自動ローリング制御機構の制御
回路において、単一電源のプラス側端子を定電圧
発生回路１５を介して、各種演算増幅回路Ａのプ
ラス側電源端子に接続し、前記定電圧発生回路１
５のマイナス側端子をダイオードｄ３を介して前
記単一電源のマイナス端子におとし、かつ、前記
定電圧発生回路１５のマイナス側端子から各種演
算増幅回路Ａの信号処理用基準電圧を取り、前記
単一電源のマイナス側端子を前記各種演算増幅回
路Ａのマイナス側電源端子に接続してある対地作
業装置自動ローリング制御機構の制御回路。