JPH08289609A

JPH08289609A - 耕深制御装置

Info

Publication number: JPH08289609A
Application number: JP11797095A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Ono; 弘喜小野
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】切りワラや雑草等の影響を受けることなく、
正確な耕深制御を行う。【構成】トラクタ本体１に対して耕耘機６を昇降可能
に装着した農作業機の耕深制御装置において、トラクタ
本体１の前後傾斜を検出する前後傾斜センサ３２と、ト
ラクタ本体１に対する耕耘機６の高さを検出する対トラ
クタ高さセンサ３０とを設け、前記前後傾斜センサ３２
の検出値と前記対トラクタ高さセンサ３０の検出値とが
常に適正な関係となるように耕耘機６を昇降する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耕耘機の耕耘深さがほ
ぼ一定に維持されるように制御する耕深制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】トラクタにロータリ耕耘機を装着して耕
耘作業を行う際、ロータリ耕耘機のリヤカバー角度で耕
耘深さ（以下、耕深とする）を検出し、その検出結果に
応じてロータリ耕耘機を適宜昇降させ、耕深がほぼ一定
に維持されるように制御している。耕耘刃の後側を覆う
カバーであるリヤカバーは、上端を支点に回動自在で下
端部が表土面に接地するように設けられており、耕深に
応じて上下に回動する。よって、リヤカバーの角度を測
定することによりその時の耕深を検出することができる
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンバ
イン作業で放出された切りワラが局所的に多く集積され
ている圃場では、そのワラ溜りの部分でリヤカバーが大
きく持ち上げられ、耕深が実際よりも深く検出される。
すると、ロータリ耕耘機が不必要に上昇させられ、目標
耕深よりも浅く仕上がってしまう。また、雑草が多い圃
場においても、雑草の根や茎が塊状になっている部分
で、上記と同様にリヤカバーが大きく持ち上げられ、耕
深が実際よりも深く検出される。本発明は、このような
切りワラや雑草等の影響を受けることなく、正確な耕深
制御をすることを課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
にかかる耕深制御装置は、トラクタ本体に対して耕耘機
を昇降可能に装着した農作業機の耕深制御装置におい
て、トラクタ本体の前後傾斜を検出する前後傾斜センサ
と、トラクタ本体に対する耕耘機の高さを検出する対ト
ラクタ高さセンサとを設け、前記前後傾斜センサの検出
値と前記対トラクタ高さセンサの検出値とが常に適正な
関係となるように耕耘機を昇降する構成としたことを特
徴としている。

【０００５】

【作用】圃場面に切りワラや雑草があってもトラクタ本
体はそれを踏みつぶしていくので上下変動しない。そこ
で、前後傾斜センサの検出値と対トラクタ高さセンサの
検出値とが常に適正な関係となるように耕耘機の昇降さ
せ、圃場表土面の凹凸等によってトラクタ本体が前後傾
斜したとき、そのトラクタ本体の前後傾斜に伴う作業機
が高さ変動分だけトラクタ本体に対して作業機を昇降さ
せることにより、切りワラや雑草等の影響を受けること
なく、耕耘機の耕深を一定に維持することができる。

【０００６】

【実施例】図１及び図２はトラクタにロータリ耕耘機を
装着して耕耘作業を行う状態を表している。トラクタ１
は左右各一対の前輪２，２及び後輪３，３を備えた四輪
駆動車両で、機体の後部に作業機を連結するための作業
機連結装置５が設けられている。ロータリ耕耘機６は、
作業機連結装置５によって適正高さに保持された状態で
進行し、所定方向に回転する耕耘刃７が圃場を耕耘す
る。耕耘刃７の周囲を覆うロータリカバー８の後方部分
（リヤカバー）８ａはロータリカバー本体に対して上下
に回動自在に取り付けられ、かつスプリング等によって
下向きに付勢されていて、機体の進行にともないリヤカ
バー８ａの下部が圃場表土面に押し付けながら移動し、
耕耘後の表土面を均平化して整地する。

【０００７】図示例の作業機連結装置５は３Ｐヒッチ構
造であり、図中の１０は左右一対のロワリンク、１１は
左右中央に１本のトップリンクで、これらリンク１０，
１０，１１の後端部にロータリ耕耘機６が連結される。
トップリンク１１は長さ調節可能で、その長さを変える
ことによりロータリ耕耘機６の前後方向に姿勢を調節で
きるようになっている。１２はトラクタが具備する昇降
用油圧シリンダ１３で駆動するリフトアームで、該リフ
トアームの後端部にリフトロッド１５，１５を介してロ
ワリンク１０，１０が吊られており、リフトアーム１
２，１２を上下に回動させることにより、ロータリ耕耘
機６が昇降するようになっている。ロアリンク１０，１
０とリフトロッド１５，１５とはロアリンク１０，１０
に設けた連結孔１０ａ，１０ａ，…にピンを介してリフ
トロッド１５，１５を連結するようになっているが、こ
の連結孔は左右各３つづつ設けられており、その連結に
用いる連結孔を変えることにより、ロータリ耕耘機６の
昇降範囲を調節できるようになっている。また、左右一
方（図示例では右側）のリフトロッド１５には左右傾動
用油圧シリンダ１６が介装されており、該油圧シリンダ
を伸縮させてその（右側の）リフトロッド１５の長さを
変えることにより、ロータリ耕耘機６を進行方向と垂直
な面内で傾動させるようになっている。

【０００８】さらに、リフトアーム軸１２ａの下方にセ
ンサ軸２０が回動自在に設けられ、該センサ軸の左端部
に回動自在に設けたロアリンク角検出アーム２１と左側
のロアリンク１０とがロアリンク角検出ロッド２２を介
して連結されているとともに、センサ軸の右端部に一体
に設けたストローク検出アーム２３と右側のロアリンク
１０とが伸縮自在なストローク検出ロッド２４を介して
連結されている。そして、ロアリンク角検出アーム２１
の基部から前方に突出する作動アーム２６の先端部に設
けたピン２７にポテンショメータ３０のアーム３０ａが
係合し、また、センサ軸２０の左端部にはポテンショメ
ータ３１が一体に設けられ、そのアーム３１ａが前記ピ
ン２７に係合している。

【０００９】前記ポテンショメータ３０はロアリンク角
検出アーム２３の角度を検出するロアリンク角センサで
あり、これにより、トラクタ１本体に対するロータリ耕
耘機６の高さを検出する。すなわち、このロアリンク角
センサ３０は対トラクタ高さセンサである。ポテンショ
メータ３０のアーム３０ａの回動量は実際のロアリンク
１０，１０の回動量よりも増幅されるようになっている
ので、回動量の小さいロアリンク１０，１０の動きを正
確に検出することができる。なお、対トラクタ高さセン
サとしては、リフトアーム１２，１２の角度を直接検出
する構成としてもよい。但しその場合、ロアリンク１
０，１０へのリフトロッド１５，１５の連結位置に応じ
て補正を行う必要がある。

【００１０】また、前記ポテンショメータ３１はストロ
ーク検出ロッド２４の伸縮量を検出するストロークセン
サであり、これにより、トラクタ１本体に対するロータ
リ耕耘機６の左右傾斜を検出する。このストロークセン
サ３１もストローク検出ロッド２４の長さを直接検出す
る構成としてもよい。

【００１１】これらロアリンク角センサ３０とストロー
クセンサ３１にロアリンク角検出アーム２３及びストロ
ーク検出ロッド２４の変位を伝える部材が一部共用にな
っているので、部品数が少なく構成が簡略である。

【００１２】上記センサ３０，３１の他に、機体の前後
傾斜を検出する前後傾斜センサ３２、機体の左右傾斜を
検出する左右傾斜センサ３３、及び車速を検出する車速
センサ３４が設けられている。また、ロータリ耕耘機６
には、リヤカバー８ａの角度を検出するリヤカバーセン
サ３５が設けられている。

【００１３】一方、作業機制御のための操作機器類とし
て、ロータリ耕耘機（作業機）６を昇降操作するコント
ロールレバー３７、ロータリ耕耘機６の耕深を設定する
耕深設定ダイヤル３８、ロータリ耕耘機（作業機）６の
左右傾斜度を設定する傾き調整ダイヤル３９、及びロー
タリ耕耘機６の耕深制御においてトラクタの前後傾斜を
地面と平行状態に固定する平行モードと、地面に凹凸に
応じて変動させる自動モードとに切り替える前後傾斜切
替スイッチ４０が操縦席の近傍に設けられている。

【００１４】この農作業機においては、ロータリ耕耘機
（作業機）６の上下位置を制御するポジション制御と、
耕深を制御する耕深制御と、作業機の左右傾斜を制御す
る傾動制御とを行う。これらの制御を司る制御装置４２
は図３に示す構成となっている。すなわち、前記各セン
サ３０，３１，３２，３３，３４，３５及び操作機器類
３７，３８，３９，４０からの信号がコントローラ４３
に入力され、該コントローラでデータ処理を行い、昇降
用制御バルブ１７の上昇用及び下降用ソレノイド１７
ａ，１７ｂと傾動用制御バルブ１８の伸用及び縮用ソレ
ノイド１８ａ，１８ｂに出力信号を出す。なお、昇降用
制御バルブ１７は比例ソレノイドバルブであって、ソレ
ノイドの通電量に応じて圧油流量が変化するようになっ
ている。

【００１５】ポジション制御に関しては、コントロール
レバー値とロワリンク角センサ値を読み取り、コントロ
ールレバー値の不感帯内にロワリンク角センサ値が収ま
るように昇降用制御バルブ１７の上昇用及び下降用ソレ
ノイド１７ａ，１７ｂに出力する。

【００１６】耕深制御は図４に示す順序で行う。まず、
センサや操作機器類を読み込み、前後傾斜モードに応じ
て目標ロワリンク角θを設定する。前後傾斜モードが平
行である時は、図５（ａ）に示すように、目標ロワリン
ク角θを耕深設定ダイヤル３８に基づくロワリンク角θ
₁ にする。また、前後傾斜モードが自動である時は、必
要とならば（前後傾斜センサ３２が車両加速度の影響を
受ける場合）車両加速度に応じて前後傾斜センサ値θ₂
を補正する（θ₂ ←θ₂ ＋Δθ；Δθは加速度分の補正
値）とともに、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、目標
ロワリンク角θを、耕深設定ダイヤル３８に基づくロワ
リンク角θ₁ に、トラクタの前後傾斜分を補正するロー
タリ耕耘機６の前後傾斜θ₃ を加算した値にする（θ←
θ₁ ＋θ₃ ）。ここでθ₃ は、ロワリンクの長さをＬ、
トラクタの前輪からロワリンクの支点までの距離をｌと
すると、トラクタの前後傾斜によるロワリンクの支点の
上下変位Ｈ＝ｌｓｉｎθ₂ 、θ₃ ＝ｓｉｎ^-1（Ｈ／Ｌ）
となる。

【００１７】次に、上記目標ロワリンク角θに対する実
際のロワリンク角の偏差を算出し、それに応じて出力を
セットする。図６（ａ）に示す如く、偏差が不感帯内に
ある場合は中立、偏差が不感帯よりも下側にある場合は
上昇出力、偏差が不感帯よりも上側にある場合は下降出
力とする。その出力流量は偏差に比例させる。

【００１８】更に、耕深設定ダイヤル３８に基づく目標
リヤカバー角に対する実際のリヤカバー角の偏差を算出
し、それに応じて出力をセットする。図６（ｂ）に示す
如く、偏差が不感帯内にある場合は中立、偏差が不感帯
よりも下側にある場合は上昇出力、偏差が不感帯よりも
上側にある場合は下降出力とする。このリヤカバー角に
よる出力要求の不感帯は広めに設定してあり、図７に示
すように、リヤカバーが目標値よりも大きく上下に大き
くずれると出力要求が出るようになっている。上げ側の
出力流量は偏差に比例し、下げ側の出力流量は偏差が大
きくなるほど急激に増加するようにしている。

【００１９】また、リヤカバーが上限付近にある時は、
出力要求が出されないようにしている。これにより、リ
ヤカバー８ａを接地させない状態での作業が可能となっ
ている。

【００２０】そして、表１に示す出力条件に基づいて、
上記ロワリンク角による出力要求とリヤカバー角による
出力要求のうちのいずれかを選択し、それを実出力とす
る。表１から明らかなように、ロワリンク角による出力
要求とリヤカバー角による出力要求が同じ側に出されて
いる場合は、ロワリンク角による出力要求を優先的に実
出力として選択するようにしている。

【００２１】

【表１】

【００２２】次いで、昇降用制御バルブ１７を流れる圧
力油の流量を、車速に応じて補正する（Ｑ←Ｑ×α；α
≦１）。αは車速に応じて変わる変数で、その数値は車
速が速くなるほど小さくなる。このように圧力油の流量
を補正することにより、車速が速い時には昇降が鈍く、
かつ車速が遅い時は昇降が敏速になり、ハンチングが生
じることなく、正確な昇降制御を行える。

【００２３】そして、流量補正した実出力を昇降用制御
バルブ１７の上昇用及び下降用ソレノイド１７ａ，１７
ｂに出力してロータリ耕耘機を昇降させる。

【００２４】以上の如く、この耕深制御は、ロワリンク
角による出力要求とリヤカバー角による出力要求のうち
のいずれかを選択して実出力する構成で、ロワリンク角
による出力要求の方がリヤカバー角による出力要求より
も優先的に実出力されるように出力条件が設定されてい
るとともに、リヤカバー角による出力要求の不感帯を広
めに設定されているので、トラクタ１の前後傾斜によっ
て耕深が変化した時にはロワリンク角による出力要求に
基づいてロータリ耕耘機６を昇降させ、リヤカバー８ａ
が異常に上下回動した時のみリヤカバー角による出力要
求に基づいてロータリ耕耘機６を昇降させるようになっ
ている。よって、リヤカバー角による出力要求に基づく
不必要な昇降がなく、切りワラや雑草によってリヤカバ
ー８ａが持ち上げられた場合等の誤動作を防止できる。

【００２５】また、畝の向きと直交する方向に機体を進
行させて畝を崩しながら耕耘作業を行う時、畝のピッチ
の倍数とトラクタ１のホイールベースが一致した場合、
トラクタ１はほとんど前後傾斜することなく、全体的に
上下動することがある。このような場合には、リヤカバ
ー８ａが畝の部分と溝の部分を通過するたびにリヤカバ
ー角が大きく変動するので、リヤカバー角による出力要
求に基づいてロータリ耕耘機６が昇降する。これによ
り、適正な耕深制御が行われ、良好な耕耘結果が得られ
る。

【００２６】また、トラクタの前後傾斜を地面と平行状
態に固定する平行モードが設けられているので、ロワリ
ンク角による出力要求に基づく昇降は行わず、リヤカバ
ー角による出力要求に基づいてロータリ耕耘機６を昇降
させることができ、傾斜地で作業を行う場合に有効であ
る。

【００２７】傾動制御に関しては、傾き調整ダイヤル値
と左右傾斜センサ値を読み取り、傾き調整ダイヤル値の
不感帯内に左右傾斜センサ値が収まるように傾動用制御
バルブ１８の伸用及び縮用ソレノイド１８ａ，１８ｂに
出力する。

【００２８】この傾動制御は左右一方のリフトロッド１
５の長さを変えることによりトラクタ１に対するロータ
リ耕耘機６の左右傾動を調整するものであるから、傾動
制御にともないロータリ耕耘機６が上下変動し、前記耕
深制御に狂いが生じる。そこで、図８に示す補正の制御
を行う。

【００２９】前記耕深制御と同じ手順で目標ロワリンク
角を設定した後、左右傾斜に応じて目標ロワリンク角θ
を補正する（θ←θ＋θ₄ ×β；β≦１）。そして、補
正後の目標ロワリンク角θと実際のロワリンク角の偏差
を算出し、その偏差に応じて出力をセットする。

【００３０】一般的な圃場では凹部が多く、凸部は少な
いので、トラクタが左右に傾斜する原因としては左右一
方の後輪が凹部に落ち込んだ場合がほとんどである。よ
って、その場合を想定して前記補正値θ₄ を図９に示す
ように設定されている。以下にその理由を説明する。

【００３１】図示例のトラクタ１は右側のリフトロッド
１５に左右傾動用油圧シリンダ１６が設けられているの
で、例えば、図１０（ａ）のように右側の後輪が圃場の
凹部に落ち込んで機体が右下がりになった場合は油圧シ
リンダ１６を収縮させ、図１０（ｂ）のように左側の後
輪が圃場の凸部に落ち込んで機体が左下がりになった場
合は油圧シリンダ１６を伸長させる。このため、右下が
りのときは傾動制御によってロータリ耕耘機が上昇し、
左下がりのときは傾動制御によってロータリ耕耘機が下
降する。また、後輪が凹部に落ち込むことによりトラク
タは後下がりになるので、ロータリ耕耘機を上昇させる
側に耕深制御が働く。そこで、機体が左下がりの場合
は、傾動制御によるロータリ耕耘機の下降分と耕深制御
によるロータリ耕耘機の上昇分が相殺されるとして補正
値θ₄ ＝０もしくはθ₄ ≒０にし、機体が右上りの場合
は、傾動制御によるロータリ耕耘機の上昇分と耕深制御
によりロータリ耕耘機の上昇分が加算されるので、補正
値θ₄ を傾動制御によるロータリ耕耘機の上昇分のほぼ
２倍に設定している。

【００３２】すなわち、左右傾動用油圧シリンダ１６が
右側のリフトロッド１５に設けられているならば、トラ
クタ１が右下がりの時にロータリ耕耘機６が水平に近づ
くにつれて耕深を深くする側に補正する。また、左右傾
動用油圧シリンダ１６が左側のリフトロッド１５に設け
られているならば、トラクタ１が左下がりの時にロータ
リ耕耘機６が水平に近づくにつれて耕深を深くする側に
補正する。これにより、トラクタ１が左右に傾斜しても
耕深を適正に維持できるのである。

【００３３】さらに、ロータリ耕耘機を上げ位置から作
業位置へ下降させる際は、ロータリ耕耘機が接地する寸
前までは下降速度が速く、そこから所定の耕深まで下降
する時は下降速度が遅くするデセラ制御を行うが、この
デセラ制御においてロータリ耕耘機の下降速度が変化す
る位置（デセラポイント）θ_D を、前記トラクタの前後
傾斜によるロータリ耕耘機６の前後傾斜θ₃ に基づいて
変更するようになっている（θ_D ＝θ₃ ＋γ）。図１１
はそのフローチャートである。これにより、トラクタが
前後傾斜している場合でも、常に地面から一定高さにデ
セラポイントが位置するようになり、ロータリ耕耘機の
下げ動作が安定して行われる。

【００３４】以下、上記と異なる方法で耕深制御を行う
制御装置について説明する。

【００３５】図１２に示すように、この制御装置４２′
は、リヤカバーセンサの代わりにエンジン回転数を検出
するエンジン回転センサ４５が設けられていて、各セン
サ３０，３１，３２，３３，３４，４５及び操作機器類
３７，３８，３９，４０からの信号がコントローラ４３
に入力され、該コントローラでデータ処理を行い、昇降
用制御バルブ１７の上昇用及び下降用ソレノイド１７
ａ，１７ｂと傾動用制御バルブ１８の伸用及び縮用ソレ
ノイド１８ａ，１８ｂに出力信号を出す。

【００３６】耕深制御は図１３に示す順序で行う。前記
耕深制御と同じ方法で、前後傾斜モードに応じて目標ロ
ワリンク角θを設定し、その目標ロワリンク角θに対す
る実際のロワリンク角の偏差を算出し、それに応じて出
力をセットする。

【００３７】次に、エンジン回転数のダウン率と絶対値
で偏差データを作成し、それに基づいて出力をセットす
る。図１４に示すように、エンジン回転数が所定比率以
上で急激に下降した場合、或はエンジン回転数で一定数
以下まで落ちている場合に、上昇出力とする。

【００３８】そして、表２に示す出力条件に基づいて、
上記ロワリンク角による出力要求とエンジン回転数によ
る出力要求のうちのいずれかを選択し、それを実出力と
する。表２から明らかなように、エンジン回転数による
出力要求は上昇側にのみ出され、ロワリンク角による出
力要求とエンジン回転数による出力要求が共に上昇側に
出されている場合は、ロワリンク角による出力要求を優
先的に実出力として選択するようにしている。

【００３９】

【表２】

【００４０】よって、小さな凹凸によってエンジン回転
数が少し落ちた程度ではエンジン回転数による制御は働
かず、ロワリンク角による制御が有効に働き、無駄のな
い円滑な耕深制御が行える。また、エンジン回転数があ
る程度低下したとしても、そのエンジン回転数の低下が
緩やかであるならばエンジン回転数による制御は働かな
いので、深起し作業にも支障がない。そして、エンジン
回転数の低下が著しい時やエンジン回転数の低下が急激
な時には、エンジン回転数による制御でロータリ耕耘機
を上昇し、エンジン負荷を減少させるのでエンスト等を
防止できる。これにより、例えば畝の向きと直交する方
向に機体を進行させて畝を崩しながら耕耘作業等のよう
なエンジン負荷の変動が大きい作業を、エンストさせる
ことなく効率よく行える。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明にかかる耕
深制御装置は、トラクタの前後傾斜に基づいて耕耘機を
昇降させて耕深制御することにより、例えばリヤカバー
の上下回動に基づく制御等における不必要な耕耘機の昇
降がなくなり、切りワラや雑草の影響を受けることな
く、正確で仕上がりのきれいな制御を行えるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタにロータリ耕耘機を装着しての作業状
態を表す側面図である。

【図２】トラクタとロータリ耕耘機の連結部の斜視図で
ある。

【図３】制御装置のブロック図である。

【図４】耕深制御のフローチャートである。

【図５】（ａ）は前後傾斜モードが平行の時の目標ロワ
リンク角を示す図、（ｂ）は前後傾斜モードが自動の時
の目標ロワリンク角を示す図、（ｃ）はトラクタの前後
傾斜分を補正するロータリ耕耘機の前後傾斜を説明する
図である。

【図６】（ａ）目標ロワリンク角に対する実際のロワリ
ンク角の偏差と出力流量の関係を示す図、及び（ｂ）目
標リヤカバー角に対する実際のリヤカバー角の偏差と出
力流量の関係を示す図である。

【図７】リヤカバーの回動位置を示す図である。

【図８】左右傾動制御に伴うロータリ耕耘機の上下変動
を補正する制御のフローチャートである。

【図９】左右傾動制御に伴うロータリ耕耘機の上下変動
を補正する制御における機体の左右傾斜度と補正値の関
係を示す図である。

【図１０】トラクタの後輪とロータリ耕耘機の位置関係
を示す背面図で、（ａ）は右側の後輪が圃場の凹部に落
ち込んだ状態を示し、（ｂ）は左側の後輪が圃場の凹部
に落ち込んだ状態を示す。

【図１１】デセラ制御のフローチャートである。

【図１２】異なる制御装置のブロック図である。

【図１３】異なる耕深制御のフローチャートである。

【符号の説明】

１トラクタ５作業機連結装置６ロータリ耕耘機８ａリヤカバー１０ロワリンク３０ロワリンク角センサ（対トラクタ高さセンサ）３２前後傾斜センサ４２制御装置４３コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トラクタ本体に対して耕耘機を昇降可能
に装着した農作業機の耕深制御装置において、トラクタ
本体の前後傾斜を検出する前後傾斜センサと、トラクタ
本体に対する耕耘機の高さを検出する対トラクタ高さセ
ンサとを設け、前記前後傾斜センサの検出値と前記対ト
ラクタ高さセンサの検出値とが常に適正な関係となるよ
うに耕耘機を昇降する構成としたことを特徴とする耕深
制御装置。