JPH04360604A - トラクタの耕深制御機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトラクタに付設した作業
機の耕深制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラクタ等の農耕用作業車輌に装着する
ロータリ耕耘装置にて耕耘する際において、耕耘深さを
設定耕深となるように維持制御する耕深制御は、従来か
ら公知とされている。しかし、従来は耕深センサはリア
カバーや均平板の上下回動角を検出することにより、こ
の角度を耕深と見なして、耕深制御を行っていた。しか
し該従来のリアカバーにより耕深を検出する耕深制御機
構においては、リアカバーの土壌面に対する押圧力が大
きくなり、また均平圧を或る程度大きくしなければ、耕
深制御制度を高めることが出来ないという不具合があっ
たのである。

【０００３】上記の不具合を解消する為に、特公平２−
１６７００４号公報に記載の技術の如く、超音波耕深セ
ンサを用いて耕深を制御する方法が公知とされている。 しかし該従来技術では、超音波耕深センサの性質上狭い
範囲の土壌面の高さの情報しか得られないので、不必要
に耕耘装置が昇降し、一定耕深が得られないという不具
合があったのである。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】本発明は、該上記不具合を解
消すべく、超音波耕深センサの移動平均等の積分的要素
を用いると、ハンチング減少や波打ち現象が仕上面に残
り、これまた一定耕深が得られ無いのである。また積分
的要素の時間的な部分を短くする方法があるが、各種の
圃場条件又は作業条件を満足する当該要素を決定するこ
とは不可能に近いのである。更に凹凸の激しい圃場の場
合には、敏感に作業機の昇降制御手段が上下することは
感応的にも、制御的にも必ずしも良い結果は得られ無い
のである。本発明は上記不具合を解消すべく、超音波耕
深センサ等の非接触の土壌面から高さ情報を得る手段に
より得た検出値を、加工して用いるのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は以上の如くであり、次に該課題を解決する手段を説明
する。即ち、トラクタに付設した作業機の左右傾斜角を
制御する傾斜角制御機構と、未耕地と既耕地の高さの何
れか一方または両方を超音波耕深センサにより検出し、
該超音波耕深センサからの信号による耕深制御機構を併
置した制御機構において、作業機の左右傾斜回動の中心
位置、または左右傾斜回動中心位置を挟んで二ケ所に、
超音波耕深センサを配置したものである。また、トラク
タの前後傾斜の傾斜角により、超音波耕深センサにより
検出した耕深値を補正して耕深制御機構に信号を送るべ
く構成したものである。

【０００６】また、超音波耕深センサの検出値を、移動
平均または積分等の演算方法を用いて平滑化し、耕深設
定値と比較制御し、該耕深設定値の上下位置に、予め設
定した域設定値を設けて、該域設定値の外側に位置する
場合には、超音波耕深センサの検出値のままで制御すべ
く構成したものである。また、超音波耕深センサを着脱
自在または複数個配置し、未耕地の高さのみ、未耕地と
既耕地の高さとの演算値、既耕地の高さのみの場合と検
出値を選択自在としたものである。

【０００７】

【作用】次に本発明の作用を説明する。先ず超音波耕深
センサの検出値と、該検出値の移動平均値と、前記検出
値と移動平均値の加算値を演算で求める。そして該加算
値が不感帯を越えた時に、作業機昇降装置を制御して耕
深設定値となるように制御する。また不感帯の外側に域
設定値を設け、該域設定値を超音波耕深センサの検出生
データが超えた場合には、該生データにより耕深設定値
となるように制御する。また超音波耕深センサをロータ
リ耕耘装置の前後に複数個設けたり、又は超音波耕深セ
ンサを脱着自在として、未耕地高さのみ、または未耕地
と既耕地の高さの演算値、または既耕地のみの高さに切
替え制御可能としている。またトラクタが傾斜値を走行
する場合には、機体が前後に傾斜するので、該前後の傾
斜により、超音波耕深センサ５の検出値が相違してくる
ので、該傾斜による誤差を補正するのである。

【０００８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図１はロー
タリ耕耘装置に本発明のトラクタの耕深制御機構を付設
した状態の側面図、図２は同じく平面図である。トラク
タの後部のミッションケース２１よりリアアクスルハウ
ジング２２が左右に突出されており、該リアアクスルハ
ウジング２２に車軸２３が支持されている。該ミッショ
ンケース２１にロアリンク６Ｌ・６Ｒの前端が枢支され
ており、後端はロータリ耕耘装置に枢支されている。ミ
ッションケース２１の上部に油圧装置が載置されており
、該油圧装置より後方へリフトアーム８が突設されてい
る。該リフトアーム８Ｌ・８Ｒとロアリンク６Ｌ・６Ｒ
の間にリフトリンク２４Ｌ・２４Ｒが介装されており、
右側のリフトリンク２４Ｌに傾斜制御シリンダ７が介装
されている。

【０００９】該傾斜制御シリンダ７の伸縮により行う作
業機の傾斜制御は、ロータリ耕耘装置の耕耘カバーの上
面の略中央部に配置した傾斜検出センサ１により行われ
る。またロアリンク６Ｌ・６Ｒの部分に、本発明の超音
波耕深センサ５ａ・５ｂが配置されて、下方の未耕地に
向けて超音波を発射している。またロータリ耕耘装置の
後方へ支持杆２Ｌ・２Ｒを突出し、該支持杆２Ｌ・２Ｒ
に後部の超音波耕深センサ５ｃ・５ｄが配置されている
。また本実施例においては、ロータリ耕耘装置のリアカ
バー１７の回動角を耕深センサとして信号をハーネス１
８により送信し、この値による検出値に対して、超音波
耕深センサ５により平均値Ｅを補正値として代入して出
力値Ｆを得て、制御すべく構成しているが、超音波耕深
センサ５の平均値Ｅにより直接に出力値Ｆを得て制御し
ても良いものである。

【００１０】図３においては、該傾斜検出センサ１と超
音波耕深センサ５ａ・５ｂと超音波耕深センサ５ｃ・５
ｄの取付位置が開示されている。このように、作業機左
右傾斜制御装置が付設されている場合には、作業機の傾
斜と共に、超音波耕深センサの値に誤差が発生するので
、この誤差を補正する為に、出来るだけ作業機の左右傾
動の中心である、左右のロアリンク６Ｌ・６Ｒの中心位
置の、両側に設けているのである。また未耕地の部分の
両側に超音波耕深センサ５ａ・５ｂを設け、既耕地の部
分の両側に超音波耕深センサ５ｃ・５ｄを設けているの
である。超音波耕深センサ５ａ・５ｂと未耕地に向けて
超音波が発射出来るように、超音波耕深センサ５ｃ・５
ｄは既耕地に向けて超音波が発射出来るように、それぞ
れロータリ耕耘装置から外れた位置に配置されている。 図４は、トラクタが圃場面の傾斜により前後に傾斜した
場合において、超音波耕深センサ５による検出値をより
正確な値とする為に補正する場合の寸法関係を示してい
る。即ち、Ｌ１はロアリンク６の前方の回動支点と超音
波耕深センサ５までの距離、またＬ２とロアリンク６の
前方の回動支点とロータリ耕耘装置の耕耘爪の先端の位
置までの水平距離、またＬ３はロアリンク先端の枢支部
から耕耘爪先端までの垂直距離である。

【００１１】図５においては、複数の超音波耕深センサ
５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄと付設した場合において、この
中のどの超音波耕深センサを使用して制御するかの選択
を可能とする機構を示すブロック線図である。そしてロ
ータリスイッチ等により、ＦとＲとＦＦとＦＲとＲＲの
５種類のセンサの選択制御が出来るのである。Ｆの場合
には、超音波耕深センサ５ａ・５ｂの中の１個のみの信
号を制御に使用し、Ｒは超音波耕深センサ５ｃ・５ｄの
中の１個の信号を制御に使用し、ＦＦは超音波耕深セン
サ５ａ・５ｂの信号を制御に使用し、ＦＲは前後の超音
波耕深センサ５の１個づつの信号を使用し、ＲＲは超音
波耕深センサ５ｃ・５ｄの信号を制御に使用するのであ
る。それぞれの超音波耕深センサ５の信号を使い分ける
ことにより、圃場の条件と湿田・乾田等の使い分けを行
うのである。

【００１２】そして超音波耕深センサ５からの信号はそ
のままの検出値を生データとして用いる場合もあるが、
また積分器１２に掛けて信号を積分または移動平均を求
めて、平滑化したデータとしたり、この平滑化した積分
値Ｄと生データＣを加算したりして制御に使用するので
ある。そしてメインコントローラを介して、上昇用電磁
制御弁９や下降用電磁制御弁１０や各種表示装置１１等
の制御信号を送信するのである。

【００１３】図６は本発明のトラクタの耕深制御機構の
電子回路図を示している。そして超音波耕深センサ５の
検出値は積分器１２ａにより積分値Ｄとされて、該積分
値Ｄに生データＣを加算器１５により加算されて、コン
トローラに送信されている。また生データＣのみとして
もコントローラに送信されている。また耕深設定器１３
により設定耕深値Ｋが設定され、また該設定耕深値Ｋの
上下に不感帯Ｙ・Ｙと、域設定値Ｚ・Ｚが設定される。 １２ｂ・１２ｃは不感帯Ｙ・Ｙと域設定値Ｚ・Ｚの為の
積分器である。そして不感帯Ｙ・Ｙと域設定値Ｚ・Ｚは
、設定耕深値Ｋの値の設定変更と同時に変更されるので
ある。

【００１４】図７は該設定耕深値Ｋと不感帯Ｙ・Ｙと域
設定値Ｚ・Ｚに対して、生データＣと積分値Ｄと、この
加算値がどのように変化するかを図示したものである。 そして生データＣは域設定値Ｚ・Ｚを超えた場合におい
て、上昇用電磁制御弁９や下降用電磁制御弁１０が切り
替わるのである。そして積分値Ｄは不感帯Ｙ・Ｙを超え
た場合において上昇用電磁制御弁９と下降用電磁制御弁
１０の切替えが行われるのである。

【００１５】図８においては、本発明のトラクタの耕深
制御機構の全体状態遷移図を示している。まず制御の開
始と共に、初期設定を行い、次に各定数の設定を行う。 次に超音波耕深センサ５の生データＣを読み込み、次に
積分器１２より積分値Ｄとする。そし次の図９のフロー
チャートにより、傾斜制御による傾斜に対して補正する
。次に超音波耕深センサ５のどれを使用するかの選択を
行う。次に各超音波耕深センサ５からの生データＣの平
均値を得て、該平均値を積分する。また積分値Ｄの平均
値を演算する。次に積分値Ｄを中心として、上下に不感
帯Ｙ・Ｙと域設定値Ｚ・Ｚを設ける。次に生データＣが
どのゾーンにあるかをチェックする。そしてゾーン毎に
生データＣと積分値Ｄとの平均値Ｅの計算方法を変更す
る。またこの時に各ゾーンにいる時間を計測する。

【００１６】当該ゾーンに設定時間Ｔ以上いる場合には
、該ゾーンより積分値Ｄに近いゾーンに移行する。移行
したゾーンに強制的にＭＴ時間だけ置く。そして上記平
均値Ｅをリアカバーセンサの出力値Ｆに補正する。該出
力値Ｆをコントローラから上昇用電磁制御弁９と下降用
電磁制御弁１０に出力する。

【００１７】図９においては、圃場の傾斜によりトラク
タの機体が前後に傾斜した場合の、補正の値を示してい
る。まず制御の開始と共に、初期設定を行い、次に各Ｌ
１とＬ２とＬ３の定数を読み込む。次にＬ＝Ｌ２−Ｌ１
を演算する。次に傾斜検出センサ１の値を読み込む。次
に傾斜検出センサ１の出力値ＡをＳｉｎの値に換算し、
生データＣを得て、以上の値から平均値Ｅの補正値を得
る。該平均値Ｅは前傾と後傾により相違する。この前傾
と後傾の値より、出力値Ｆの補正値を得てコントローラ
に送信する。該コントローラにより上昇用電磁制御弁９
と下降用電磁制御弁１０を制御する。

【００１８】図１０は、超音波耕深センサ５ａ・５ｂと
超音波耕深センサ５ｃ・５ｄのどれを選択するかにより
変わるフローチャートを示している。まず制御の開始と
共に初期設定をし、次に域設定値Ｚ・Ｚを制御の状態に
応じて設定する。また前後傾斜による補正値ｋ・ｋｋと
、設定時間Ｔと強制時間ＭＴ等を読み込む。次にフロー
チャートの値を、位置設定器のＦ・Ｒ・ＦＦ・ＦＲ・Ｒ
Ｒの相違により、別々のフローチャートを選択する。 そしてそれぞれのフローチャートにより選択した超音波
耕深センサ５の平均値Ｅの値を、耕深制御機構の式に代
入して出力値Ｆを得て、コントローラにより上昇用電磁
制御弁９と下降用電磁制御弁１０を制御する。

【００１９】図１１から図１５は、それぞれ図１０のフ
ローチャートの中のＳＵＢルーチンの説明をしている。 それぞれのＳＵＢルーチンの中に、図１６から図２０ま
での読み込みＳＵＢルーチンと、図２１のゾーン決定Ｓ
ＵＢルーチンと、図２２の演算ＳＵＢルーチンが含まれ
ている。

【００２０】また図２２の演算ＳＵＢルーチンの中に、
図２３から図２６の演算１〜４のＳＵＢルーチンが含ま
れている。また該図２３から図２６の演算１〜４のＳＵ
Ｂルーチンの中に、図２７から図３０のタイムチェック
１〜４のＳＵＢルーチンが包含されている。まず図１１
から図１５のＳＵＢルーチンにおいては、まずデータの
読み込みを行い、次にゾーンを決定し、次に演算を行い
、制御をするのである。図１６から図２０までの読み込
みＳＵＢルーチンにおいては、超音波耕深センサ５の生
データＣを読み込み、次に前後傾斜の補正係数ｋを求め
、また生データＣを積分し積分値Ｄを得て読み込むので
ある。

【００２１】また図２１のゾーン決定ＳＵＢルーチンに
おいては、域設定値Ｚ・Ｚを積分値Ｄを加算することに
より演算して得るのである。図２２においては、演算Ｓ
ＵＢルーチンが開示されており、生データＣから積分値
Ｄを引算し、該値を域設定値Ｚ・Ｚとの関係で計算して
いる。また図２３から図２６の演算１〜４ＳＵＢルーチ
ンにおいては、ロータリ耕耘装置によって決定する定数
ａ・ｂ・ｃ・ｄを代入し、該定数の生データＣと積分値
Ｄにより、平均値Ｅを求める。また図２７から図３０の
タイムチェックＳＵＢルーチンにおいては、各ゾーンに
ある時間をチェックすべくフローチャートが構成されて
いる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１の如く、
トラクタに付設した作業機の左右傾斜角を制御する傾斜
角制御機構と、未耕地と既耕地の高さの何れか一方また
は両方を超音波耕深センサにより検出し、該超音波耕深
センサからの信号による耕深制御機構を併置した制御機
構において、作業機の左右傾斜回動の中心位置、または
左右傾斜回動中心位置を挟んで二ケ所に、超音波耕深セ
ンサを配置したので、作業機が左右に傾斜した場合にも
、常時、超音波耕深センサ５により正確な対地高さを検
出することが可能となったのである。

【００２３】また請求項２の如く、トラクタの前後傾斜
の傾斜角により、超音波耕深センサにより検出した耕深
値を補正して耕深制御機構に信号を送るべく構成したの
で、トラクタの機体が圃場の傾斜により前後に傾動した
場合に、超音波耕深センサ５の検出値において発生する
誤差を、解消することが出来たものである。

【００２４】また請求項３の如く構成したので、超音波
耕深センサの検出値を、移動平均または積分等の演算方
法を用いて平滑化し、耕深設定値と比較制御し、該耕深
設定値の上下位置に、予め設定した域設定値を設けて、
該域設定値の外側に位置する場合には、超音波耕深セン
サの検出値のままで制御すべく構成したので、次のよう
な従来技術の不具合を解消することが出来たのである。 即ち、超音波耕深センサの検出範囲が狭い為に、或る狭
い範囲の高さしか測定することが出来ず、そのままの生
データＣを制御に使用すると、不必要に作業機が上下す
るので一定の耕深が得られ無かったのである。本発明は
この点を解消する為に、移動平均等の積分的要素を用い
ることにより、ハンチングを解消し、仕上がりに波うち
が発生するのを回避することが出来るのである。

【００２５】また請求項４の如く、超音波耕深センサを
着脱自在または複数個配置し、未耕地の高さのみ、未耕
地と既耕地の高さとの演算値、既耕地の高さのみの場合
と検出値を選択自在としたことにより、作業の形態に応
じて、未耕地用の超音波耕深センサ５ａ・５ｂか、また
は既耕地用の超音波耕深センサ５ｃ・５ｄか、または両
方かの、どれかを選択することが可能となり、状況に応
じた制御が可能となったのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの後部に本発明のトラクタの耕深制御
機構を付設した状態の側面図である。

【図２】同じく平面図。

【図３】ロータリ耕耘装置における複数の超音波耕深セ
ンサ５と、傾斜センサー４の配置を示す平面図。

【図４】トラクタの前後傾斜制御に基づく傾斜角を超音
波耕深センサの検出装置に対して補正する状態を示すロ
ータリ耕耘装置の側面図。

【図５】本発明のトラクタの耕深制御機構のブロック線
図。

【図６】同じく本発明のトラクタの耕深制御機構の電子
回路図。

【図７】制御状態に於ける耕深と検出値及び演算値の変
化を示す図面。

【図８】トラクタの耕深制御機構の全体のフローチャー
ト図面。

【図９】超音波耕深センサ５の検出値に対するトラクタ
の前後傾斜の傾斜角による補正の為のフローチャート図
面。

【図１０】トラクタの耕深制御機構のデータ処理のメイ
ンフローチャート図面。

【図１１】図１０のフローチャート中のＦ−ＳＵＢルー
チンを示す図面。

【図１２】図１０のフローチャート中のＲ−ＳＵＢルー
チンを示す図面。

【図１３】図１０のフローチャート中のＦＦ−ＳＵＢル
ーチンを示す図面。

【図１４】図１０のフローチャート中のＦＲ−ＳＵＢル
ーチンを示す図面。

【図１５】図１０のフローチャート中のＲＲ−ＳＵＢル
ーチンを示す図面。

【図１６】図１１のフローチャート中のＦ読み込み−Ｓ
ＵＢルーチンを示す図面。

【図１７】図１２のフローチャート中のＲ読み込み−Ｓ
ＵＢルーチンを示す図面。

【図１８】図１３のフローチャートの中のＦＦ読み込み
−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図１９】図１４のフローチャートの中のＦＲ読み込み
−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図２０】図１５のフローチャートの中のＲＲ読み込み
−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図２１】図１１から図１５のフローチャートの中のゾ
ーン決定−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図２２】図１１から図１５のフローチャートの中の演
算−ＳＵＢルーチンを示す図面である。

【図２３】図２２のフローチャートの中の演算１−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２４】図２２のフローチャートの中の演算２−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２５】図２２のフローチャートの中の演算３−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２６】図２２のフローチャートの中の演算４−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２７】図２３のフローチャートの中のタイムチェッ
ク１−ＳＵＢルーチンの図面。

【図２８】図２４のフローチャートの中のタイムチェッ
ク２−ＳＵＢルーチンの図面。

【図２９】図２５のフローチャートの中のタイムチェッ
ク３−ＳＵＢルーチンの図面。

【図３０】図２６のフローチャートの中のタイムチェッ
ク４−ＳＵＢルーチンの図面。

【符号の説明】

１　　傾斜検出センサ ５ａ，５ｂ　　未耕地用の超音波耕深センサ５ｃ，５ｄ
　　既耕地用の超音波耕深センサ６　　ロアリンク ７　　傾斜制御シリンダ Ｒ　　ロータリ耕耘装置 Ｃ　　超音波耕深センサの生データ Ｄ　　積分値 Ｙ　　不感帯 Ｚ　　域設定値

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　トラクタに付設した作業機の左右傾斜
   角を制御する傾斜角制御機構と、未耕地と既耕地の高さ
   の何れか一方または両方を超音波耕深センサにより検出
   し、該超音波耕深センサからの信号による耕深制御機構
   を併置した制御機構において、作業機の左右傾斜回動の
   中心位置、または左右傾斜回動中心位置を挟んで二ケ所
   に、超音波耕深センサを配置したことを特徴とするトラ
   クタの耕深制御機構。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のトラクタの耕深制御機
   構において、トラクタの前後傾斜の傾斜角により、超音
   波耕深センサにより検出した耕深値を補正して耕深制御
   機構に信号を送るべく構成したことを特徴とするトラク
   タの耕深制御機構。
3. 【請求項３】　　請求項１及び２記載のトラクタの耕深
   制御機構において、超音波耕深センサの検出値を、移動
   平均または積分等の演算方法を用いて平滑化し、耕深設
   定値と比較制御し、該耕深設定値の上下位置に、予め設
   定した域設定値を設けて、該域設定値の外側に位置する
   場合には、超音波耕深センサの検出値のままで制御すべ
   く構成したことを特徴とするトラクタの耕深制御機構。
4. 【請求項４】　　請求項１記載のトラクタの耕深制御機
   構において、超音波耕深センサを着脱自在または複数個
   配置し、未耕地の高さのみ、未耕地と既耕地の高さとの
   演算値、既耕地の高さのみの場合と検出値を選択自在と
   したことを特徴とするトラクタの耕深制御機構。