JPH0653004B2 - トラクタ−の耕深自動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はトラクターに装着したロータリー耕耘装置等の
作業機の、耕深を一定に制御する為の耕深自動制御装置
に関するものである。

（ロ）従来技術 従来からトラクター装着のロータリー耕耘装置等の耕深
を一定値に自動制御する技術は公知とされているのであ
る。例えば、実開昭５８−１２２９０５号公報や、特公
昭５８−２６９２７号公報や、特開昭５４−７５３０９
号公報の如くである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかし、トラクターに耕深自動制御装置を付設した場合
に、オペレーターはロータリー耕耘装置には、あまり神
経を集中する必要がなくなり、自動装置まかせで作業を
することが多く、ロータリー耕耘装置が作業状態にある
にも関わらず、変速をバックに入れて後進していまい、
作業機を破壊するという事故が発生するのである。

該状態は特に自動制御状態である「オートモード」の時
に発生しやすいので、本発明においては該「オートモー
ド」の時のみ、走行変速レバーをバックに入れると自動
的にリフトアームが最上げ位置まで上がる「バック時リ
フトアップモード」を構成したものである。

しかし、トラクターの使用方法においては、バック耕耘
作業で耕耘後の柔軟な土壌を土入れや土寄せをすること
もあり、またロータリー耕耘装置を大きく上げずに、土
壌に接触しない程度の高さで後進して、該位置から耕耘
を開始することにより回行枕地の面積を狭くするという
作業方法もあるので、「オートモード」以外の「ポジシ
ョンモード」の場合には、該走行変速レバーがバックに
入っても、リフトアームをあげる操作はしないように構
成したものである。

（ニ）問題を解決するための手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的を達成す
る為の構成を説明する。

作業機の耕深をリアカバーセンサー５により検出し、リ
フトアーム８の位置をリフト角センサー４により検出
し、耕深の目標値を耕深設定ダイアル９により設定する
耕深自動制御装置において、該耕深設定ダイアル９によ
り設定した耕深に収束する自動制御である「オートモー
ド」中においてのみ、走行変速レバーを後進位置に変速
操作すると、リフトアームを上昇・保持する「バック時
リフトアップモード」を設け、リフトアーム８がポジシ
ョン設定器６により設定した設定値に収束する「ポジシ
ョンモード」の場合には、走行変速レバーを後進位置に
変速操作しても、リフトアームを上昇させない構成とし
たものである。

（ホ）実施例の構成 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に添付の図
面を示した実施例の構成を説明する。

第１図は本発明のトラクターの耕深自動制御装置を示す
側面図、第２図は同じく平面図、第３図は操作ボックス
１１部の平面図である。

第１図，第２図，第３図において、構成を説明する。

トラクターのミッションケースの上に油圧ケースＮを配
置している。該ミッションケースＭの後端側面より左右
のロアリンク１４，１４を上下回動自在として突出して
いる。また油圧ケースＮの後面よりトップリンクヒンジ
２１を突出して、該トップリンクヒンジ２１の後端にト
ップリンク１５を枢支している。該２本のロアリンク１
４，１４と１本のトップリンク１５によりロータリー耕
耘装置Ｒを上下回動自在に装着している。ロータリー耕
耘装置Ｒのベベルギアボックス２２へ、ミッションケー
スＭのＰＴＯ軸２３からユニバーサルジョイント軸を介
して動力が伝達されている。

ロータリー耕耘装置Ｒは耕耘爪７の回転により土壌を耕
耘し、リアカバー１により耕耘土壌を均平化すべく構成
している。

本発明においては、該リアカバー１を耕深を検出する為
のセンサーとして兼用しており、該リアカバー１の上下
の回動状態が、センサーワイヤー１２を介して、油圧ケ
ースＮの側部に配置されたリアカバーセンサー５へ入力
されている。該リアカバーセンサー５は本実施例におい
ては、ポテンショメーターにより構成されている。

また油圧ケースＮの内部には、油圧シリンダーとピスト
ンが配置されており、該装置により上下回動されるリフ
トアーム８，８が後方へ突出されている。該リフトアー
ム８，８の後端にリフトリンク１３，１３が枢結され、
該リフトリンク１３，１３の下端が前記ロアリンク１
４，１４の中途部に枢結されている。

該リフトアーム８の回転基部に、該リフトアーム８の回
動角を検出するリフト角センサー４が配置されている。

また、油圧ケースＮの上方に座席２４が配置されてお
り、該座席２４の側方に、オペレーターが手動でロータ
リー耕耘装置Ｒの高さを設定する為のポジションレバー
２が配置されている。

該ポジションレバー２の回動基部には、該ポジションレ
バー２による設定値を設定するポジション設定器６が配
置されている。

また座席２４と油圧ケースＮの間にコントローラー１６
が配置され、該コントローラー１６内に制御装置として
のマイクロコンピューターやＡ／Ｄコンバーター等が配
置されている。

また油圧ケースＮの内部又は側面にソレノイドバルブを
パイロット弁として使用した油圧切換弁１７が配置され
ている。前記コントローラー１６により制御判断された
後の出力信号が前記油圧切換弁１７のソレノイドバルブ
に送信されて、フィードバックされるのである。

またミッションケースＭの内部に配置された前後進変速
装置を操作する走行変速レバー３が、変速操作の為に回
動自在に配置されており、該走行変速レバー３の基部
に、該走行変速レバー３が後進位置に変速された状態を
検出するバックスイッチ１９が配置されている。

また、ダッシュボード２５の後部の下面に、耕深自動制
御用の操作ボックス１１が固設されている。該操作ボッ
クス１１の上面には、耕深設定ダイアル９とリフトスイ
ッチ１０が配置されている。

該耕深設定ダイアル９・リフト角センサー４・リアカバ
ーセンサー５・ポジション設定器６は、いずれも、回動
することにより電圧値が変化するポテンショメーターに
より構成されている。

またリフトスイッチ１０は、オペレーターが上昇側また
は解除側へ操作した場合にのみＯＮとなり、手を離すと
ＯＦＦとなるスイッチにより構成している。

また耕深設定ダイアル９を深くなる方向へ一杯に回動さ
せるとＯＮとなるオート切スイッチ２８が配置されてい
る。耕深設定ダイアル９が回動されて、「切」以外の場
所にある場合にはオート切スイッチ２８はＯＦＦであ
り、「オートモード」は「入」の状態である。

しかし、耕深設定ダイアル９がオート切スイッチ２８の
位置まで回動されると、オート切スイッチ２８はＯＮと
なり、制御は「オートモード」が「切」となり、「ポジ
ションモード」に変わるのである。

（ヘ）実施例の作用 次に第４図から第８図の図面より、本実施例の耕深自動
制御装置の作用を説明する。

第４図は制御フローチャートの概要を示す図面、第５図
は「ポジションモード」と「オートモード」と「バック
時リフトアップモード」の部分を取り出したフローチャ
ートの図面、第６図，第７図，第８図は本発明の全体の
フローチャートを前段・中段・後段と分割した状態の図
面である。

まず第４図においては、本発明の制御フローチャートの
全体概要が示されている。

即ち、まずトラクターのエンジン始動キーをＯＮにする
と制御が開始されオート切スイッチ２８やリフトスイッ
チ１０やバックスイッチ１９のスイッチ類のＯＮ・ＯＦ
Ｆ状態を８mm秒ごとに検出して記憶する。

該スイッチ類のＯＮディレイ時間を２４mm秒とり、ＯＦ
Ｆディレイ時間を２４mm秒とっているので、ＯＮ・ＯＦ
Ｆの時間が２４mm秒間続いて始めてＯＮ・ＯＦＦの状態
と認めるべく規定している。

該ＯＮディレイ時間・ＯＦＦディレイ時間を設けること
により、スイッチングが不安定な場合に、チャタリング
やノイズの影響を防いでいる。

次に操作ボックス１１内の耕深設定ダイアル９を回動し
て耕深を設定する。該耕深設定ダイアル９に連動して、
ＯＮ・ＯＦＦされるオート切スイッチ２８がＯＦＦとな
り、耕深値が耕深設定ダイアル９により設定される。

更に、リフト角センサー４・リアカバーセンサー５・ポ
ジション設定器６からの信号も記憶される。

該各種の信号が記憶された状態で制御モードの選択が行
われる。

制御モードの種類としては、次のようなモードがある。
「オートモード」・「ポジションモード」・「バック時
リフトアップモード」・「セーフティモード」・「リフ
トアップモード」・「異常モード」の６モードである。

そして、該６モードの内の１モードを選択して、１フロ
ーチャートの制御フローが終了すると、自己診断フロー
チャート（Ｓ・Ｄ）とモニター通信フローチャート（Ｍ
・Ｃ）を介して、再度スタート位置に戻るべく構成して
いる。

各センサー値に基づく制御モードの選択は自動的に行わ
れる。故に実際の動作は以上の６モードの内の１モード
が必ず選択されて行われる。

該全体のフローチャートについては、第６図より第８図
の図面に示しており、詳細については該フローを追って
行けば理解できるのであるが、各フローを逐一説明する
ことは冗長となるので、全体的にまとめて作用として説
明する。

「セーフティモード」は、トラクターの運転開始時にお
ける安全確保の為のモードであり、エンジン始動キーを
ＯＮにした瞬間にのみ選択される可能性があり、次の条
件の場合に選択される。

即ち、トラクターエンジンのエンジン始動キーをＯＮに
した時に、「オートモード」状態で、走行変速レバー３
が後進に入っておりバックスイッチ１９がＯＮとなって
いる場合、または同様にエンジン始動キーを入れた際
に、ポジションレバー２の設定位置がリフトアーム８の
位置よりも下に変位している場合である。

該「セーフティモード」に入った場合の制御動作を説明
する。上記２つの状態はトラクターの運転開始時におい
て、そのままリフトアーム８を動作させると危険な状態
であるから、リフトアーム８の回動は行わない。

即ち、「オートモード」であって、走行変速レバー３が
後進に入ると、「バック時リフトアップモード」が作動
して、すぐにロータリー耕耘装置Ｒが上昇回動するべく
構成されており、またポジションレバー２の位置がリフ
トアーム８の位置よりも低い位置に変位していると、本
発明では該ポジションレバー２が変位した位置まで、ロ
ータリー耕耘装置Ｒが下降すべく構成されているからで
ある。

該制御がそのまま行われるとオペレーターの意図しない
動作が突然行われることとなり、事故の原因となるので
ある。

そして、該「セーフティモード」を解除するには、走行
変速レバー３を後進以外の位置へ操作し、かつポジショ
ンレバー２を回動して、リフトアーム８の位置よりも上
昇側にする必要がある。

これらの操作をしなければ、自動制御が始まらないの
で、「セーフティモード」に入った場合には、解除の為
の操作がダッシュボードの近辺に図示されるか、音声装
置により指示される。

次に「異常モード」の選択される条件は、リフト角セン
サー４・リアカバーセンサー５・ポジション設定器６・
耕深設定ダイアル９・リフトスイッチ１０が異常な信号
を発生する場合であり、かつ「セーフティモード」以外
の場合には優先してこのモードにいる。

各センサーの異常値とは出力値が０〜０．２Ｖの値を示
す場合である。異常の判断の方法は、通常８mm秒毎に各
センサーの値をチェックし、１度、０〜０．２Ｖの値を
検出した時は、それから４００mm秒後に再度チェックし
て異常値ならば、初めて異常と判断する。

該判断は後述する自己診断フローチャート（Ｓ・Ｄ）に
より行われる。

「異常モード」における動作は、リフトアーム８の昇降
は行わない。安全を優先して意図しない突然の昇降操作
により事故を発生しない為である。該モードの解除は各
センサーやスイッチの故障を正常化した時点で解除され
る。

次に、「リフトアップモード」の選択は次の条件で行わ
れる。即ち操作ボックス１１の上面に配置したリフトス
イッチ１０を上昇側即ち上方向へ倒すと、前記「セーフ
ティモード」・「異常モード」以外の場合には優先して
この「リフトアップモード」に入る。

該「リフトアップモード」における動作は、リフトアー
ム８を最上げ位置まで上昇させ保持するのである。該動
作はトラクターが圃場端まで至り回行の必要がある場合
であり、ポジションレバー２の最上げ位置への回動によ
っても、同じ動作が行われるが、ポジションレバー２の
回動は面倒な操作であり、回行後に降下させる場合に
は、また回行前の位置にポジションレバー２を確実に配
置する必要があり、これらの操作を省いたものである。

このモードの解除はリフトスイッチ１０を解除側に倒す
ことにより、リフトアーム８は「リフトアップモード」
により上昇する前の位置まで正確に下降される。リフト
スイッチ１０は、一旦上昇側へ回動することによりスイ
ッチから手を離してスイッチが中立の位置に戻っても、
リフトアーム８は必ず最上げの位置まで上昇するのであ
る。

同様に解除側に倒すとスイッチを保持していなくても、
リフトスイッチ１０を上昇側へ入れる前の位置まで下降
するのである。

次に「ポジションモード」が選択される条件を説明す
る。

ポジションレバー２により任意の位置にリフトアーム８
を昇降して、保持するモードであり、 ．「セーフティモード」、「異常モード」、「リフト
アップモード」を選択していない時に、オート切スイッ
チ２８がＯＮとなる位置である「切」の位置まで耕深設
定ダイアル９を回動した場合。

又は、耕深設定ダイアル９をオート切スイッチ２８の位
置から離れた位置へ回動し、耕深設定ダイアル９により
耕深を設定している場合であって、 ．ポジションレバー２の設定位置がリフトアーム８の
位置より上側に設定された場合。この時のリフトアーム
８のリフト角センサー４の検出値を記憶して「ポジショ
ンモード」となる。

そして上記で「ポジションモード」になった場合に、
次の３つの状態の中のどれかとなる。

ポジションレバー２によるポジション設定器６の設定値
が、耕深設定ダイアル９の設定値より大きいか等しい場
合には、「ポジションモード」にとどまる。

又は、ポジションレバー２によりポジション設定器６の
設定値が、耕深設定ダイアル９の設定値より低い場合
で、且つポジションレバー２がリフトアーム８の位置よ
り上側で設定された時に、リフトアーム８の位置を記憶
したリフト角センサー４の値よりも大きいか等しい場合
にも、この「ポジションモード」にとどまる。

又は、ポジションレバー２によるポジション設定器６の
設定値が、耕深設定ダイアル９の設定値より小さい場
合、且つポジションレバー２がリフトアーム８の位置よ
り上側で設定された時に、リフトアーム８の位置を記憶
したリフト角センサー４の値よりも小さい場合に、「ポ
ジションモード」を抜け出して「オートモード」に戻
る。

該「ポジションモード」の動作は次の如くである。即
ち、リフトアーム８の位置とポジションレバー２の設定
位置が１対１に対応して、ポジションレバー２を動かせ
ば、リフトアーム８もそれにつれて移動する。

ポジションレバー２によるポジション設定器６の設定値
が、リフトアーム８のリフト角センサー４の検出値より
上方にセットされて、一旦「ポジションモード」に入る
と、入った時の記憶リフト角以下の位置にポジションレ
バー２を下げないと「ポジションモード」を抜け出せな
い。

つまりポジションレバー２をオペレーターが意志のもと
に記憶リフト角以下に下降させた場合にのみ、「ポジシ
ョンモード」を抜け出して「オートモード」に戻るので
ある。

これも安全の優先を図ったものである。またポジション
レバー２の上昇に伴いそれまでの「オートモード」が
「ポジションモード」に切り替わるミックスコントロー
ルが可能とされているのである。

該ミックスコントロールとは、「オートモード」と「ポ
ジションモード」とを、場合に応じて自動的に切換える
制御方式であり、従来のトラクタの機械式の制御機構で
は、これが当たり前の技術となっていたので、電子自動
制御機構とした場合にも、ミックスコントロールが要求
されるのである。

しかし、ミックスコントロールの切換点を、ポジション
レバー２の上昇回動と共に大きくなるポジション設定器
６の値と、耕深設定ダイアル９の設定値の合致する点と
せずに、ポジションレバー２がリフトアーム８の位置よ
り上側に上昇回動される時に、大きくなってくるポジシ
ョン設定器６の値と、その時位置していたリフトアーム
８の位置との合致する点のリフト角センサー４の値を記
憶した値としているのである。

これにより、「オートモード」時の耕深設定ダイアル９
による設定値と、「ポジションモード」時のポジション
レバー２による設定値の切り替わる点が、近接すること
が無くなったのである。

もしポジションレバー２の上昇回動と共に大きくなるポ
ジション設定器６の値と、耕深設定ダイアル９の設定値
の合致する点が切換点とされると、「ポジションモー
ド」と「オートモード」の切換が行われた位置の近くに
設定値があるので、制御が収束する段階において、設定
値の上下に行き過ぎる際に、「ポジションモード」に入
ったり、「オートモード」に入ったりして、制御にハン
チングが生じたり、収束が遅れる等の不具合が発生して
いたのである。

本発明では、該切換の対象をリフト角センサー４の値と
ポジション設定値６の値の交差した値とすることによ
り、耕深設定ダイアル９の設定値とは離れた値で切換を
行うことができ、ハンチングや非収束が発生しないので
ある。

また「オートモード」に戻る場合にも、同じ状態を作り
出す為に、前記上昇時の記憶リフト角を使用して、該記
憶リフト角を越えてポジションレバー２が下降回動され
ると「オートモード」に戻るのである。

次に「オートモード」が選択される条件を示すと、「セ
ーフティモード」・「リフトアップモード」・「異常モ
ード」以外で、オート切スイッチ２８がＯＦＦの場合、
次の条件を一つでも満足すると「オートモード」とな
る。

(a)．ポジションレバー２の位置が、作業機を最下げ位
置とする位置と、該作業機を最下げ位置とする位置から
１．５度上の間にあるとき。

(b)．ポジションレバー２の設定値がリフトアーム８の
位置よりも下にある場合。

(c)．「ポジションモード」に入っていても、耕深設定
ダイアル９の設定値が、ポジションレバー２の設定値よ
りも大きく、かつの記憶リフト角がポジションレバー
２の位置よりも上にあるとき。即ち一旦オペレーターが
意志により、ポジションレバー２を下げて「オートモー
ド」に入れる操作をした場合である。

「オートモード」に於ける動作は次の如くである。耕深
設定ダイアル９の設定値とリアカバーセンサー５の検出
値の偏差により、リフトアーム８の昇降をして、フィー
ドバックされてくるリアカバーセンサー５の値が耕深設
定ダイアル９の設定値の近傍の不感帯内に入るように作
動して、耕深を一定に制御する。

(a)の場合の１．５度という角度は「オートモード」に
おいて、耕深設定ダイアル９の設定値の近傍に設けた不
感帯の幅と略同じであり、該１．５度程度の幅内では、
ポジション設定器６とリフト角センサー４の値の大小の
比較がはっきりつけにくい間隔なのである。

故に該１．５度の間にポジションレバー２がある場合
は、ポジション設定器６とリフト角センサー４の大小を
比較せずにそのまま「オートモード」にすべく構成した
ものである。

次に本発明の要部である「バック時リフトアップモー
ド」が選択される条件を示すと、「オートモード」であ
ってかつ走行変速レバー３が後進位置に入ってバックス
イッチ１９がＯＮとなった場合である。

該「バック時リフトアップモード」の動作は、リフトア
ーム８の最上げ位置まで上昇させて保持する。オート切
スイッチ２８がＯＮで、「ポジションモード」の場合は
このモードには入らない。

解除は走行変速レバー３を後進以外にするか又はリフト
スイッチ１０を解除側に倒すことにより行われる。

本発明においては、「バック時リフトアップモード」に
入る条件を、制御が「オートモード」時において、走行
変速レバー３がバックに入ってバックスイッチ１９がＯ
Ｎとなった時に限定しているのである。

即ち「ポジションモード」において走行変速レバー３が
バックに入っても、該「バック時リフトアップモード」
には入らないのである。

この点は重大な技術要素である。特にミス操作によりロ
ータリー耕耘装置を下げたまま後進して破壊するという
事故が発生しやすいのは、「オートモード」でロータリ
ー耕耘装置について注意を払っていない場合であり、
「ポジションモード」の場合にはオペレーターが何度も
後方を振り向く必要があることから、このような事故は
発生しにくいのである。故に「ポジションモード」にお
いてバック時リフトアップ操作をする必要性は低いので
ある。

また目的の項で説明した如く、特殊な作業方法としてバ
ック耕耘が必要とされる地域もあり、またスノーブロア
やリヤブレードなどの他の作業機のことも考えると、こ
の可能性も残しておく必要があるのである。

本発明はこれらの点に留意して構成したものである。

次に自己診断フローチャート（Ｓ・Ｄ）について説明す
る。

本実施例のフローチャートは８mm秒毎に繰り返されてお
り、その都度自己診断フローチャート（Ｓ・Ｄ）を通過
して、各センサーやスイッチの異常を診断している。該
フローにより異常と判断されると「異常モード」に入り
処置される。

次にモニター通信フローチャート（Ｍ・Ｃ）について説
明する。

各センサー値・スイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態・ソレノイ
ドバルブへの出力の有無を８０mm秒毎に別に設けたモニ
ターにシリアル伝送する。該モニターはこれを受けて状
態をパネルに表示する。モニターは修理点検の場合に使
用するので、必要時以外は外している。該モニターとコ
ントローラー１６は、コントローラー１６の内部基板の
コネクターを使用して接続する。

（ト）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
するものである。

第１に、ロータリー耕耘装置を「オートモード」として
耕耘作業中に、ミス操作によりロータリー耕耘装置が下
がっているのを忘れて、変速をバックに入れ、後進しよ
うとした場合にも、本発明においては「オートモード」
から「バック時リフトアップモード」に自動的に切り替
わることにより、ロータリー耕耘装置を最上げ位置へ上
げることにより、後進をしてもロータリー耕耘装置を破
壊することがないのである。

第２に、該「バック時リフトアップモード」に移行する
のは「オートモード」の時に作業をバックに入れた場合
のみであり、「ポジションモード」時にバックに入れて
も、「バック時リフトアップモード」とはならないので
ある。該構成により、意図的にバック耕耘を行う場合に
は可能としているのである。該構成により、ミス操作で
バック耕耘する場合はこれを防ぎ、意図的にバック耕耘
をする場合にはこれを許容する構成とすることができ、
オペレーターの運転心理に合致したシステムとすること
ができたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラクターの耕深自動制御装置を示す
側面図、第２図は同じく平面図、第３図は操作ボックス
１１部の平面図、第４図は制御フローチャートの概要を
示す図面、第５図は「ポジションモード」と「オートモ
ード」と「バック時リフトアップモード」の部分を取り
出したフローチャートの図面、第６図，第７図，第８図
は本発明の全体のフローチャートを前段・中段・後段と
分割した状態の図面である。 １……リアカバー ２……ポジションレバー ３……走行変速レバー ４……リフト角センサー ５……リアカバーセンサー ６……ポジション設定器 ７……耕耘爪 ８……リフトアーム ９……耕深設定ダイアル １０……リフトスイッチ １９……バックスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−163614（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−122905（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−40806（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業機の耕深をリアカバーセンサー５によ
   り検出し、リフトアーム８の位置をリフト角センサー４
   により検出し、耕深の目標値を耕深設定ダイアル９によ
   り設定する耕深自動制御装置において、該耕深設定ダイ
   アル９により設定した耕深に収束する自動制御である
   「オートモード」中においてのみ、走行変速レバーを後
   進位置に変速操作すると、リフトアームを上昇・保持す
   る「バック時リフトアップモード」を設け、リフトアー
   ム８がポジション設定器６により設定した設定値に収束
   する「ポジションモード」の場合には、走行変速レバー
   を後進位置に変速操作しても、リフトアームを上昇させ
   ない構成としたことを特徴とするトラクターの耕深自動
   制御装置。