JPH0779563B2 - 作業用走行車におけるポジション制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、農用トラクタ等の作業用走行車におけるポジ
シヨン制御装置に関するものである。

［従来技術及び発明が解決しようとする問題点］ 一般に、この種作業用走行車においては、該走行機体に
取付けられた作業部の昇降制御を、ポジシヨン制御レバ
ーのレバー操作に追随して行うようにしたものがあり、
この場合に、実際のレバー操作のなかには、作業状況に
対応して作業部の昇降量を大きくしたい場合と、小さく
したい場合とが有る。そして前者の場合には、高速で昇
降させ、後者の場合には低速で昇降させることが走行安
定性、作業能率、作業精度等の各種観点から要求され
る。この様なものにおいて、作業部の昇降量が小さいレ
バー操作は、細かな圃場変化に慎重に対応させるために
必要であり、そのためには、昇降速度が作業部重量や油
温の変化等に影響されることなく一定速度で昇降せしめ
ることが作業精度の向上のために要求され、そこでフイ
ードバツク制御を採用することが提唱される。

ところで、フイードバツク制御というものは、作業部の
作動速度を検知データとして読み込み、このデータが予
め設定される設定速度になつているか否かの判断をし、
そして作動速度が遅ければ増速し、速ければ減速するよ
うにした現実の作動速度に基づいて調速する制御方式で
ある。

しかるにこのフイードバツク制御で作業部の昇降速度を
一定に制御する場合に、これが停止状態から切換えられ
たものである場合、その作動始めにおいては読み込みデ
ータがなく、このため、データ読み込みをするまでのあ
いだ、昇降作動開始がタイミング的にどうしても遅れが
ちとなり、そして一旦昇降作動が行われると、設定速度
との速度差が大きいため、これを迅速に補うべく急な増
速状態となつて作動開始時に大きなシヨツクが発生して
しまううえ、昇降速度も速くなつて設定速度を越えてし
まい、この結果、どうしても安定性に欠け、適正な昇降
速度によるフイードバツク制御状態となるまでに時間を
要し作業精度が低下する等の問題がある。このことは、
高速制御モードから低速制御モードに切換わつた場合に
ついても同様で、該切換え当初において減速タイミング
が遅れがちで、一旦減速し始めると急速に減速されるこ
とになつて衝撃的な減速がなされて好ましくない。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの欠点を一掃す
ることができる作業用走行車におけるポジシヨン制御装
置を提供することを目的として創案されたものであつ
て、ポジシヨン制御レバーのレバー操作に追随して作業
部の昇降制御を行うポジシヨン制御機構を、作業部位置
検知センサ、レバー操作位置検知センサからの検知値に
基づき作業部昇降機構に昇降制御指令を出力するよう構
成してなる作業用走行車において、前記ポジシヨン制御
機構には、作業部位置とレバー操作位置の両検知値の差
値と予め設定される設定差値との比較判断をする差値判
断手段と、作業部昇降機構の速度制御モードを、検知差
値の方が設定差値より大きいとする判断では高速制御モ
ードに切換え、小さいとする判断では昇降検知速度が予
め設定される昇降設定速度になるよう速度制御をするフ
イードバツク制御による低速制御モードに切換える速度
制御モード切換え手段と、前記低速制御モード状態に切
換つたと判断された場合に、その切換えが高速制御モー
ド状態からの切換えか否かの判断をし、高速制御モード
状態からの切換えであると判断された場合には、作業部
昇降速度を、前記フイードバツク制御に換えて昇降速度
検知に無関係に次第に減速変化させる低速の減速制御モ
ードにし、高速制御モード状態からの切換えでないと判
断された場合には、作業部昇降速度を、切換え当初から
予め設定されるまでのあいだは、前記フイードバツク制
御による低速制御モードに換えて、昇降検知速度に無関
係に次第に増速変化させる低速の増速制御モードにする
フイードバツク制御制限手段とが設けられていることを
特徴とするものである。

そして本発明は、この構成によつて、動作始めや高速か
ら低速にモード切換えした際のタイミング的な遅れをな
くし、しかもその際のシヨツクを可及的に減少して高精
度のポジシヨン制御を行うことができる様にしたもので
ある。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図
面において、１は農用トラクタの走行機体であつて、該
走行機体１の後方にはロータリ耕耘式の作業部２が昇降
リンク機構３によつて取付けられている。そして作業部
２は、油圧ケース４から延出されるリフトアーム５の上
下揺動によつて昇降動するようになつている。また、左
右後輪６を覆うフエンダー７の一側にはポジシヨン制御
レバー８が設けられかつその近傍にマイクロコンピユー
タを用いて構成された制御部９が配されている。

一方、10はポジシヨン制御レバー８のレバー操作角を検
知するレバー角検知センサ（本発明の「レバー操作位置
検知センサ」に相当する）、11はリフトアーム５の揺動
角を検知するアーム角検知センサ（本発明の作業部位置
検知センサ」に相当する）であつて、これら各センサ1
0、11からの検知値が前記制御部９に入力するようにな
つている。そして制御部９は、これら入力した各検知値
に基づいて、本発明の作業部昇降機構に相当する昇降用
ソレノイド12、13に対して後述する制御指令を出し、作
業部２のポジシヨン制御を行うようになつている。

次に、このポジシヨン制御の手順についてフローチヤー
ト図およびタイミングチヤート図を用いて説明する。こ
こで、レバー角検知センサ10の検知値をレバー検知値
Ａ、アーム角検知センサ11の検知値をアーム検知値Ｂと
して便宜上表記する。まず、キースイツチをONしてスタ
ートさせると、アーム検知値Ｂがレバー検知値Ａよりも
大きい（Ｂ＞Ａ）、つまり作業部２がレバーセツト位置
よりも高位にあるか否かが比較判断される。そして大き
いとしてYESの判断が成された場合には、作業部２を下
降させる制御を成す必要があり、また逆に小さいとして
NOの判断が成された場合には、さらにレバー検知値Ａが
アーム検知値Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）か否かの判断が
成され、大きいとしてYESの判断が成された場合には、
作業部２を上昇させる制御が必要となり、また大きくな
いとしてNOの判断が成された場合には、両検知値Ａ、Ｂ
は等しく、この場合にはソレノイド12、13に対してOFF
指令を出して作業部２を当該姿勢高さに維持するように
なつている。ここで両検知値A,Bが等しいという意味に
ついては、安定制御を行う必要性から、予め設定される
不感域の範囲で等しいものである（以下同じ）ことは勿
論である。

この様に、レバー検知値Ａとアーム検知値Ｂとが異なる
場合に、作業部２の昇降制御が必要になるが、それは次
の様に成されている。ここで上昇制御については、上昇
するか下降するかで異なるのみで下降制御手順と同じで
あり、そこで下降制御について詳しく説明する。

扨、前述したようにアーム検知値Ｂがレバー検知値Ａよ
りも大きいと判断されると、次にレバー検知値Ａに予め
設定される設定差値αを加えた値がアーム検知値Ｂより
も大きいか否か、つまり作業部２の位置がレバーセツト
位置に対して設定差値αの範囲内（|A−B|＜α）に有る
か否かの比較判断が速度制御モード切換え手段によつて
成されることとなり、そして、この判断結果について、
作業部２がレバー位置に対して設定差値αの範囲を越え
た高位置に位置するとしてNOの判断が成された場合に
は、ポジシヨンモード（上昇制御の場合はポジシヨン
モード）にセツトされるが、ここでは連続ONによる高
速制御モードの指令が下降側ソレノイド13に出されて、
作業部２は高速で下降することになる。

一方、作業部２がレバー位置に対して設定差値αの範囲
内に有るとしてYESの判断が成された場合には、前回モ
ードがポジシヨンモードであつたか否か、つまり作業
部２が、高速下降しながら設定差値αの範囲に入つたか
否かの判断がなされ、ここに本発明の高速制御モード判
断手段が構成されているが、ここでそうであるとしてYE
Sの判断が成されると、ポジシヨンモード′（上昇制
御の場合はポジシヨンモード′）にセツトされるが、
このものは、後述するようにフイードバツク制御による
低速制御モードに切換わることなく、ON時間のデユーテ
イ比が当初大きいt₁₅から作業部昇降速度に関係なく次
第に減速し、その後、小さなt₂₀となつて一定する減速
制御モードとなり、作業部２は、前記高速下降状態から
単純に減速された状態で降下することになり、この様に
して、高速制御モードから低速制御モードに切換わる場
合には、フイードバツク制御による低速制御モードの制
限をして昇降速度検知によらない予め定められた減速制
御を行う低速の減速制御モードに切換えるように構成さ
れている。ここで、ON時間t₂₀のデユーテイ比を有する
低速の減速制御モードは、作業部重量や油温が変化した
場合でも作業部の昇降作動を行うことができるものであ
るように設定されている。

また、前回モードがポジシヨンモードでないとしてNO
の判断が成された場合には、ポジシヨンモード（上昇
制御の場合はポジシヨンモード）にセツトされる。こ
のポジシヨンモードは、基本的には後述するフイード
バツク制御方式によるものであるが、作動当初から予め
設定される適当時間（実施例では三パルス後）までのあ
いだは、フイードバツク制御に換えて次ぎのような低速
の増速制御モードになつている。つまり、この低速の増
速制御モードは、ON時間のデユーテイ比が当初小さいt
₁₁から作業部昇降速度検知に関係なく次第に増速してt
₁₃となるが、このように検知速度に無関係に設定される
ON時間のうちの最も小さいON時間t₁₁（あるいはt₁）
は、作業部重量が軽い場合や油温が高い場合において低
速での作動が開始され、また最も大きいON時間t₁₃（あ
るいはt₃）は作業部重量が重い場合や油温が低い場合に
おいても作業部の昇降作動を行う時間に予め設定されて
いる。そしてこの様にして本発明のフイードバツク制御
制限手段が構成されている。

ここで、低速制御モードにおいて行われるフイードバツ
ク制御は、次の手順によつて制御されるものである。即
ち、低速制御モードに切換わると、まずアーム検知値Ｂ
に変化があつたか否かが判断され、あつたとしてYESの
判断が成されると、カウンター動作中であるか否かが判
断され、カウンター動作中であるとしてYESの判断が成
されると、カウンターデータから時間測定をし、そして
リフトアーム５の変化速度が適正か否かが判断される。
適正であるとしてYESの判断が成された場合には、ON−O
FFのデユーテイ比はそのままに維持される。一方、適正
でないとしてNOの判断が成された場合には、リフトアー
ム５の変化速度が速すぎるか否かが判断され、速すぎる
としてYESの判断が成されると、ON時間のデユーテイ比
を小さくするように制御し、逆に遅すぎるとしてNOの判
断が成されると、ON時間のデユーテイ比が大きくなるよ
うに制御し、これによつてリフトアーム５の作動速度を
一定に維持しようとするものである。

叙述の如く構成された本発明の実施例において、作業部
２は、ポジシヨン制御レバー８のレバー操作に追随して
昇降作動するものであるが、ポジシヨン制御レバー８を
素早く大きく操作した場合には、作業部高さが、レバー
位置に対して設定差値αの範囲を越えて位置することと
なり、この結果、ポジシヨンモードまたはの連続ON
による高速制御モードの指令が出力されて高速による作
業部昇降制御が成されることとなる。そして作業部３が
設定差値αの範囲、つまり低速制御モードの範囲になる
と、これを判断してポジシヨンモード′または′に
切換わる。このモード′または′は、フイードバツ
ク制御のように昇降検知速度によるものではなく、これ
とは無関係に、次第に減速するインチングによる低速の
減速制御モードの出力に切換えられて、直ちに減速され
ながら低速による昇降作動が成されて作業部３はレバー
セツト位置に位置することになる。この結果、作業部２
の素早い昇降制御ができるものでありながら、動作終わ
りにおいて、低速制御モードの範囲になつたからといつ
て直ちにフイードバツク制御に切換えられることなく、
これが制限されて、昇降速度に無関係に次第に減速させ
ることになり、もつて、高速制御モードから直ちにフイ
ードバツク制御に切換えた場合のように、減速のタイミ
ングが遅れがちとなり、そして減速開始後において減速
割合が大きすぎてシヨツクが発生してしまうことがない
よう制御できることとなる。

一方、ポジシヨン制御レバー８をゆつくりと小幅に操作
した場合には、作業部高さは、設定差値αの範囲から脱
しないことが判断され、これに基づいてポジシヨンモー
ドまたはの低速制御モードによる昇降制御が成され
ることとなるが、この低速制御モードは、基本的には実
際の昇降検知速度が予め設定される設定速度となるよう
速度制御する精度の高いフイードバツク制御モードであ
るが、作動始めにおいては、フイードバツク制御モード
に換え、昇降検知速度に無関係にインチングON時間のデ
ユーテイ比が次第に大きく変化する増速制御モードによ
る制御が成され、これによつてフイードバツク制御にな
る以前の当初段階でタイミング的に遅れることなく作業
部２の昇降作動が確実に開始され、しかる後、フイード
バツク制御による制御が成され作動速度が低速状態で一
定に維持されることになる。この結果、フイードバツク
制御に切換えられたときには、既に昇降作動しているデ
ータをカウントしこれに基づいて行われることになつ
て、従来の作動当初からフイードバツク制御するものの
ように、昇降起動がタイミング的に遅れがちとなり、そ
して一旦起動後に急な増速状態となつてショツクが発生
してしまうようなことが確実に回避できて、円滑な昇降
作動が成される。従つて、作業部重量や油温が変化した
りした場合であつても、安定したフイードバツク制御状
態となるまでの遅れやシヨツクがなく、安定したフイー
ドバツク制御に基づいた低速昇降制御状態に迅速にする
ことができ、もつて高精度のポジシヨン制御を行うこと
ができる。

しかもこのものは、ポジシヨン制御レバー８のレバー操
作に伴う作業部２の作動を、それぞれの作動変化を検知
するレバー角検知センサ10とアーム角検知センサ11との
検知値に基づいて、その状態に合せて適確に行わしめる
ことができ、従つて、一般的な検知センサの使用ができ
て検知手段の汎用化が計れて、構造の簡略化と共にコス
トダウンに大いに寄与できることとなる。

［作用効果］ 以上要するに、本発明は叙述の如く構成されたものであ
るから、作業部の昇降速度は、モード切換え手段によつ
てレバー操作量が大きい場合には高速制御モードに切換
えられて迅速に行い、小さい場合には低速制御モードに
切換えられて慎重に行うようにしてレバー操作量に基づ
く作業部の昇降量に対応した好ましい速度に切換えるこ
とができる。

しかも前記低速制御モードは、基本的には昇降検知速度
が設定速度であるか否かの判断に基づいて速度制御され
る所謂フイードバツク制御として精度よく一定速度状態
に維持された作業部昇降制御を行うことができるもので
あるが、この低速制御モードに切換つた当初段階におい
て、これが停止状態から切換つたものである場合には、
前記フイードバツク制御に換えて昇降速度に関係なく増
速する低速の増速制御モードになり、これによつて昇降
検知速度とは無関係に次第に増速させて作業部を実際に
昇降作動させ、しかる後、前記フイードバツク制御に切
換えられる。一方、高速制御モード状態から低速制御モ
ードに切換えられた場合にも、フイードバツク制御に換
えて昇降速度に関係なく減速する低速の減速制御モード
になつて作業部の昇降速度を減速していくことになる。

従つて、圃場作業で最も重要な昇降速度検知値と設定速
度値との差値が小さい低速制御範囲において、作業部の
昇降速度制御は、制御精度の高いフイードバツク制御を
基本的に採用するものであるが、高速制御モード状態か
ら低速制御モード状態に切換えられたときについて、あ
るいは停止状態から低速制御モード状態に切換えられた
ときの作動当初については、前記フイードバツク制御の
制限をし、これに換えて、昇降速度検知によらないで減
速するデータ読み込みの不要な低速の減速制御モード、
あるいは増速するデータ読み込みの不要な低速の増速制
御モードになつて、作業部が低速制御する際のタイミン
グ遅れと、低速昇降した直後の急激な増減速とを確実に
回避できることになつて、低速制御モード状態に切換つ
た直後からフイードバツク制御をするもののように、デ
ータ読み込みのためのタイミング遅れや急な増減速のな
い極め細かい低速での速度制御ができることとなり、仮
令作業部重量や油温の変化があつたとしても確実に回避
することができて、作動遅れも防止され、高精度で、迅
速かつ確実なポジシヨン制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る作業用走行車におけるポジシヨン
制御装置の実施例を示したものであつて、第１図は農用
トラクタの全体側面図、第２図は制御機構のプロツク回
路図、第３図はフローチヤート図、第４図はタイミング
チヤート図、第５図は各モードのタイミングチヤート
図、第６図はフイードバツク制御のフローチヤート図、
第７図はそのタイミングチヤート図である。 図中、１は走行機体、２は作業部、８はポジシヨン制御
レバー、９は制御部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポジシヨン制御レバーのレバー操作に追随
   して作業部の昇降制御を行うポジシヨン制御機構を、作
   業部位置検知センサ、レバー操作位置検知センサからの
   検知値に基づき作業部昇降機構に昇降制御指令を出力す
   るよう構成してなる作業用走行車において、前記ポジシ
   ヨン制御機構には、作業部位置とレバー操作位置の両検
   知値の差値と予め設定される設定差値との比較判断をす
   る差値判断手段と、作業部昇降機構の速度制御モード
   を、検知差値の方が設定差値より大きいとする判断では
   高速制御モードに切換え、小さいとする判断では昇降検
   知速度が予め設定される昇降設定速度になるよう速度制
   御をするフイードバツク制御による低速制御モードに切
   換える速度制御モード切換え手段と、前記低速制御モー
   ド状態に切換つたと判断された場合に、その切換えが高
   速制御モード状態からの切換えか否かの判断をし、高速
   制御モード状態からの切換えであると判断された場合に
   は、作業部昇降速度を、前記フイードバツク制御に換え
   て昇降速度検知に無関係に次第に減速変化させる低速の
   減速制御モードにし、高速制御モード状態からの切換え
   でないと判断された場合には、作業部昇降速度を、切換
   え当初から予め設定されるまでのあいだは、前記フイー
   ドバツク制御による低速制御モードに換えて、昇降検知
   速度に無関係に次第に増速変化させる低速の増速制御モ
   ードにするフイードバツク制御制限手段とが設けられて
   いることを特徴とする作業用走行車におけるポジシヨン
   制御装置。