JPH09298908A - トラクタのレーザ均平制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ均平制御装置を備えたトラクタが、均
平作業中にレーザ光を受光しなくなった場合に、耕耘土
壌面の乱れを最小限に抑える。 【解決手段】 圃場の畦畔３６にスタンド３７を設置
し、スタンド３７の上端に発光器３８を取り付ける。こ
の発光器３８から圃場面上の一定高さの水平面に所定の
角度範囲でレーザ光を照射する。トラクタの車体１０に
設けた受光器３５でこのレーザ光を受けて車体１０の走
行高さを検出し、レーザ光の照射面を基準としてロータ
リ作業機１２の耕深量を一定に維持するように均平制御
する。レーザ光を受光しなくなったときは、その時点で
のリフトアームの回動角度をそのまま保持し、ロータリ
作業機１２の耕深姿勢を変化させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトラクタのレーザ均
平制御装置に関するものであり、特に、レーザ光を受光
しなくなったときに、耕耘土壌面の乱れを最小限に抑え
るようにしたトラクタのレーザ均平制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】此種トラクタのレーザ均平制御装置とし
ては、本願出願人が既に出願した「トラクタの耕耘水準
制御装置」（特開平２−１５４６０２号）が知られてい
る。これは、圃場面上の一定高さに発光器を設置し、こ
の発光器から水平面を照射するレーザ光を発光する。ト
ラクタの車体には受光器を設け、この受光器で前記レー
ザ光を受けて車体の走行高さを検出する。そして、レー
ザ光の照射面を基準として車体の高低差により耕耘装置
を自動的に上下させ、耕耘土壌面を水平面に維持するよ
うに均平制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のトラクタのレー
ザ均平制御装置は、トラクタが旋回しているときや、発
光器と受光器との間に他の車が走行したときなど、何ら
かの理由でレーザ光を受光しなくなった状態（以下「オ
フセンス」という）のときは、耕耘装置の自動制御が中
断して耕耘土壌面に乱れが生じる。

【０００４】そこで、レーザ均平制御装置を備えたトラ
クタが作業中にレーザ光をオフセンスした場合に、耕耘
土壌面の乱れを最小限に抑えるために解決すべき技術的
課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、圃場面上の一定高さ
に設置された発光器から水平面を照射するレーザ光を発
光し、車体に設けた受光器でこのレーザ光を受けて車体
の走行高さを検出し、該車体に装着された耕耘装置によ
る耕耘土壌面を水平面に維持するように均平制御するト
ラクタに於いて、前記レーザ光の照射面を基準として耕
深量を一定に保つデプス制御を行っている間に、レーザ
光を受光しなくなったときは、受光しなくなった時点で
の耕深姿勢を保持するトラクタのレーザ均平制御装置、
及び、圃場面上の一定高さに設置された発光器から水平
面を照射するレーザ光を発光し、車体に設けた受光器で
このレーザ光を受けて車体の走行高さを検出し、該車体
に装着された耕耘装置による耕耘土壌面を水平面に維持
するように均平制御するトラクタに於いて、前記レーザ
光の照射面を基準として耕深量を一定に保つデプス制御
を行っている間に、レーザ光を受光しなくなったとき
は、予め設定しておいた耕深量に応じてリヤカバーによ
るデプス制御に切り替わるトラクタのレーザ均平制御装
置、並びに、圃場面上の一定高さに設置された発光器か
ら水平面を照射するレーザ光を発光し、車体に設けた受
光器でこのレーザ光を受けて車体の走行高さを検出し、
該車体に装着された耕耘装置による耕耘土壌面を水平面
に維持するように均平制御するトラクタに於いて、前記
レーザ光の照射面を基準として耕深量を一定に保つデプ
ス制御を行っている間に、レーザ光を受光しなくなった
ときは、受光しなくなった時点での耕深姿勢及び耕深量
を記憶し、この耕深量に応じてリヤカバーによるデプス
制御に切り替わるトラクタのレーザ均平制御装置を提供
するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳述する。図１はトラクタを示し、車体１０の
後部にリンク機構１１を介してロータリ作業機１２が連
結されている。運転席１３の近傍にはコントローラ１４
が設けられており、このコントローラ１４にポジション
レバー１５、耕深設定ダイヤル１６、傾斜設定ダイヤル
１７等を設けて、ロータリ作業機１２の耕深量及び左右
の傾斜量を設定する。また、前記運転席１３の下部には
スロープセンサ１８、車速センサ１９等が設けられてい
る。

【０００７】前記リンク機構１１はトップリンク２０と
左右のロワーリンク２１からなる３点リンク方式であ
り、リフトアーム２２を回動することにより、ロワーリ
ンク２１が上下動してロータリ作業機１２が昇降する。
該リフトアーム２２の回動角度はリフトアームセンサ２
３にて検出する。

【０００８】また、リンク機構１１の左右一方若しくは
両方にローリングシリンダ２４を設け、該ローリングシ
リンダ２４を伸縮させてロワーリンク２１のリフト量を
左右で変えることにより、車体１０に対してロータリ作
業機１２が左右へ傾斜する。該ローリングシリンダ２４
の伸縮長さはストロークセンサ２５にて検出する。

【０００９】一方、ロータリ作業機１２のメインカバー
２６の後端にリヤカバー２７を回動自在に取り付け、デ
プスセンサ２８によりリヤカバー２７の回動角度を検出
してロータリ作業機１２のデプス調整を行えるように構
成する。また、前記スロープセンサ１８により車体１０
の左右方向の傾斜を検出し、ロータリ作業機１２のロー
リング調整を行えるようにする。

【００１０】ここで、前記メインカバー２６の左右位置
にブラケット２９を固設し、夫々のブラケット２９にプ
レッシャロッド３０の上部を装着し、該プレッシャロッ
ド３０の下端をリヤカバー２７のブラケット３１に連結
する。そして、該プレッシャロッド３０にスプリング３
２を介装してリヤカバー２７の動きを規制することによ
り、リヤカバー２７が跳ね上がるのを防止している。

【００１１】更に、車体１０の後部にブラケット３３を
固設し、このブラケット３３にセンサパイプ３４を昇降
自在に設け、センサパイプ３４の上端に受光器３５を取
り付ける。該受光器３５には上下方向に複数個のダイオ
ードを配設してあり、後述する発光器から照射されるレ
ーザ光を何れかのダイオードで捕捉する。

【００１２】このとき、受光器３５の中心位置にあるダ
イオードでレーザ光を捕捉したときは、車体１０が基準
高さにあるとして該受光器３５から制御信号を出力す
る。また、受光器３５の中心位置より上下何れかに配設
されたダイオードでレーザ光を捕捉したときには、車体
１０が基準高さに対して高位置或いは低位置にあるとし
て、基準高さに対する高低差を該受光器３５から制御信
号として出力する。この制御信号は前記コントローラ１
４へ入力される。尚、図示例では受光器３５を車体１０
側へ取り付けてあるが、該受光器３５をロータリ作業機
１２側へ取り付けてもよい。

【００１３】図２に示すように、圃場の畦畔３６にスタ
ンド３７を設置し、スタンド３７の上端に発光器３８を
取り付ける。該発光器３８から圃場面上の一定高さの水
平面に所定の角度範囲でレーザ光が照射されるが、レー
ザ光の照射に先立って、トラクタ側の調整を行う。

【００１４】先ず、図１に示したポジションレバー１５
により手動操作でリンク機構１１を動かし、ロータリ作
業機１２の高さを調整して耕深量を確定する。続いて、
センサパイプ３４を昇降させ、受光器３５の中心位置に
あるダイオードでレーザ光を捕捉するように、受光器３
５の上下位置を調整する。然る後に、発光器３８のスイ
ッチをオンにしてレーザ光を照射し、オペレータが前記
ポジションレバー１５を少し下げてレーザ均平制御によ
る作業を開始する。

【００１５】前記受光器３５は発光器３８から照射され
るレーザ光を受けて制御信号を出力し、コントローラ１
４で車体１０の走行高さを演算する。そして、車体１０
の走行高さに応じてリフトアーム２２の回動角度を調整
し、前記レーザ光の照射面を基準としてロータリ作業機
１２の耕深量を一定に維持するように制御する。この
後、耕耘土壌面の仕上がり具合をみてセンサパイプ３４
を僅かに昇降させ、受光器３５の上下位置を再調整す
る。

【００１６】尚、前述したように、ロータリ作業機１２
側に受光器３５を取り付けた場合には、車体１０の前後
角度の変動により受光器３５のセンシングに時間のずれ
が生じることがある。斯かる場合には、車体１０の前後
角度を加味してリフトアーム２２の回動角度を調整す
る。

【００１７】また、受光器３５には上下方向に複数個の
ダイオードを配設してあり、これらのうち、どれか一つ
のダイオードがレーザ光を捕捉すれば、車体１０の高さ
が検出されてレーザ均平制御が行われる。即ち、受光器
３５の上端に配設されたダイオードから受光器３５の下
端に配設されたダイオードまでの上下範囲が受光器３５
のセンシング幅であり、このセンシング幅は常時一定で
ある。

【００１８】ここで、レーザ均平作業中に、車や建物の
ガラスに反射した光が受光器３５へ入ることがある。然
るときは、受光器３５がこの反射光を捕捉して制御信号
を出力するため、コントローラ１４では車両１０の高さ
が急変したものと誤認し、ロータリ作業機１２がハンチ
ングを起こす。従って、耕耘土壌面に凹凸ができ、均平
作業が著しく阻害される。

【００１９】これを防止するためには、受光器３５に配
設された複数個のダイオードのうち、受光器３５の中心
位置にあるダイオードと、その上下幾つかのダイオード
だけを使用して、レーザ光の捕捉を行うようにする。即
ち、受光器３５のセンシング幅を狭くして不要な反射光
をカットし、目的のレーザ光のみを捕捉することにより
誤動作が解消される。

【００２０】このように、受光器３５のセンシング幅を
任意に設定可能に形成すれば、後述するようにレーザ光
をオフセンスしたときに、随時リヤカバー２７の回動角
度に基づくデプス制御に切り替えることもでき、レーザ
光による均平とリヤカバー２７による制御を組み合わせ
て、ロータリ作業機１２の均平精度をより一層向上させ
ることができる。

【００２１】図３はロータリ作業機１２の姿勢制御系の
ブロック図を示し、ポジションレバー１５、耕深設定ダ
イヤル１６、傾斜設定ダイヤル１７等の設定信号はコン
トローラ１４へ入力される。また、スロープセンサ１
８、車速センサ１９、リフトアームセンサ２３、ストロ
ークセンサ２５、デプスセンサ２８等の検出信号もコン
トローラ１４へ入力される。

【００２２】一方、前記発光器３８からのレーザ光を受
光器３５で受け、車体１０の高低差が制御信号としてコ
ントローラ１４へ入力される。コントローラ１４では、
受光器３５からの制御信号に基づいて車体１０の走行高
さを演算し、演算結果をモニタ４０に表示するととも
に、ローリングシリンダ２４及びリフトシリンダ４１へ
駆動信号を出力し、ロータリ作業機１２のローリング調
整及びデプス調整を行う。

【００２３】更に、圃場の凹凸によってリヤカバー２７
が上下に振動するのを防止するために、コントローラ１
４からステッピングモータ４２へ駆動信号を出力し、前
記プレッシャロッド３０に介装したスプリング３２の伸
縮を規制して、リヤカバー２７の動き量を調整する。

【００２４】ここで、受光器３５がレーザ光を受光して
いるときは、前述したように、車体１０の走行高さに応
じてリフトアーム２２の回動角度を調整し、前記レーザ
光の照射面を基準としてロータリ作業機１２の耕深量を
一定に維持するように均平制御されるが、トラクタが旋
回しているときや、受光器３５と発光器３８との間に他
の車が走行したときなど、何らかの障害で受光器３５が
レーザ光を受光しなくなることがある。次に、レーザ光
を受光しなくなって、オフセンス状態になった場合の均
平制御について説明する。

【００２５】先ず、請求項１記載の発明では、レーザ光
をオフセンスした時点でのリフトアームセンサ２３の検
出値をコントローラ１４内のメモリに記憶する。コント
ローラ１４は、オフセンスした時点でのリフトアーム２
２の回動角度をそのまま保持するように制御する。この
状態をセフティモードと称し、セフティモードではリフ
トアーム２２を動かさず、ロータリ作業機１２の耕深姿
勢を変化させない。これと同時に、前記モニタ４０にオ
フセンスした旨を表示してオペレータに告知する。オペ
レータはモニタ４０の表示により、現在オフセンスして
セフティモード状態にあることを確認できる。

【００２６】そして、レーザ光をオフセンスしてセフテ
ィモード状態になった後に、所定時間（数秒間）以内に
前記受光器３５が再びレーザ光を受光したときは、コン
トローラ１４ではセフティモードを解除し、前記レーザ
光の照射面を基準としてロータリ作業機１２の耕深量を
一定に維持するレーザ均平制御に復帰する。即ち、オフ
センスが度々生じた場合であっても、その都度オペレー
タが手動で復帰操作を行う必要がなく、自動的にセフテ
ィモードが解除されるので、オペレータの操作性が良好
となる。然るときも、前記モニタ４０にはレーザ均平制
御に復帰した旨が表示される。

【００２７】ここで、モニタ４０の表示によりオフセン
スに気が付いたオペレータが、運転席１３から降りて受
光器３５などを点検する場合がある。この点検中に、受
光器３５が再びレーザ光を受光してレーザ均平制御に復
帰すると、ロータリ作業機１２の姿勢が急激に変化して
大変危険となる。

【００２８】このため、前記所定時間を超えてもオフセ
ンスが継続するときは、それ以降に受光器３５が再びレ
ーザ光を受光した場合であってもセフティモードを保持
し、前記モニタ４０に警告表示をして異常があったこと
をオペレータに知らせる。従って、オペレータはモニタ
４０の警告を見て作業を停止し、トラクタを安全な状態
にした後に受光器３５などの点検を行うことができる。

【００２９】次に、請求項２記載の発明では、レーザ光
をオフセンスしたときには、オペレータが予め耕深設定
ダイヤル１６で設定しておいた耕深量に応じて、リヤカ
バー２７の回動角度に基づくデプス制御に切り替える。
即ち、デプスセンサ２８によりリヤカバー２７の回動角
度を検出し、この回動角度に基づいてコントローラ１４
でロータリ作業機１２の実際の耕深量を演算する。そし
て、耕深設定ダイヤル１６で設定した耕深量とデプスセ
ンサ２８の検出値に基づく実際の耕深量とを比較しなが
ら、リフトシリンダ４１を駆動してリフトアーム２２を
回動させ、ロータリ作業機１２を昇降してデプス調整を
行う。

【００３０】更に、請求項３記載の発明では、レーザ光
をオフセンスしたときには、オフセンス時点での耕深姿
勢及び耕深量を記憶し、この耕深量に応じてリヤカバー
によるデプス制御に切り替わる。即ち、オフセンスした
ときのリフトアームセンサ２３の検出値及びデプスセン
サ２８の検出値をコントローラ１４内のメモリに記憶
し、リフトアーム２２の回動角度及びリヤカバー２７の
回動角度から、オフセンス時点でのロータリ作業機１２
の耕深姿勢並びに耕深量を演算する。そして、オフセン
ス時点での耕深姿勢に基づく耕深量を維持するように、
リフトシリンダ４１を駆動してリフトアーム２２を回動
させ、ロータリ作業機１２を昇降してデプス調整を行
う。

【００３１】請求項２または３記載の発明に於いても、
レーザ光をオフセンスしたときは前記モニタ４０にその
旨を表示する。また、オフセンスしてセフティモード状
態になった後に、所定時間以内に受光器３５が再びレー
ザ光を受光したときは、レーザ均平制御に自動復帰し
て、モニタ４０には復帰した旨が表示される。更に、所
定時間を超えてもオフセンスが継続するときは、それ以
降に受光器３５が再びレーザ光を受光した場合であって
もセフティモードを保持し、前記モニタ４０に警告表示
をして異常があったことをオペレータに知らせる。

【００３２】尚、請求項１，２または３記載の発明のレ
ーザ均平制御装置に於いて、トラクタを旋回するとき
は、ポジションレバー１５を操作してロータリ作業機１
２を旋回位置まで上昇させる。このときは、レーザ均平
制御が中断されるが、制御中断時点でのリフトアームセ
ンサ２３の検出値をコントローラ１４内のメモリに記憶
するとともに、受光器３５がレーザ光を捕捉していた方
向及び受光位置（上下位置）を記憶する。

【００３３】そして、トラクタの旋回が終了して、ポジ
ションレバー１５によりロータリ作業機１２を下降させ
たときは、コントローラ１４は前記メモリの記憶値に基
づいて受光器３５の受光位置及び方向を調整するととも
に、リフトシリンダ４１へ駆動信号を出力してリフトア
ーム２２の回動角度を設定する。従って、ロータリ作業
機１２の耕深姿勢がレーザ均平制御が中断された時点の
姿勢に復帰し、再びレーザ均平制御が再開される。

【００３４】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、レーザ均平制御中
にレーザ光をオフセンスしたときに、請求項１記載の発
明では、オフセンス時点での耕深姿勢を保持するので耕
耘土壌面の乱れを最小限に抑えることができる。

【００３６】一方、請求項２記載の発明では、予め設定
しておいた耕深量に応じてリヤカバーの回動角度に基づ
くデプス制御に切り替わるので、オフセンス後の作業精
度が向上し、耕耘土壌面の凹凸を抑えることができる。

【００３７】更に、請求項３記載の発明では、オフセン
ス時点での耕深姿勢及び耕深量を記憶し、この耕深量に
応じてリヤカバーの回動角度に基づくデプス制御に切り
替わるので、オペレータが予め耕深量を設定しなくと
も、オフセンス後の均平作業が自動的に行われて耕耘土
壌面の凹凸を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、トラクタの側面
図。

【図２】レーザの発光器と受光器の位置関係を示す解説
図。

【図３】ロータリ作業機の姿勢制御系のブロック図。

【符号の説明】

１０ 車体 １１ リンク機構 １２ ロータリ作業機 １４ コントローラ １６ 耕深設定ダイヤル ２２ リフトアーム ２３ リフトアームセンサ ２７ リヤカバー ２８ デプスセンサ ３５ 受光器 ３６ 発光器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、圃場面上の一定高さ
に設置された発光器から水平面を照射するレーザ光を発
光し、受光器でこのレーザ光を受けて車体若しくは該車
体に装着された作業機の走行高さを検出し、該車体に装
着された耕耘装置による耕耘土壌面を水平面に維持する
ように均平制御するトラクタに於いて、前記レーザ光の
照射面を基準として耕深量を一定に保つデプス制御を行
っている間に、レーザ光を受光しなくなったときは、受
光しなくなった時点での耕深姿勢を保持するトラクタの
レーザ均平制御装置、及び、圃場面上の一定高さに設置
された発光器から水平面を照射するレーザ光を発光し、
受光器でこのレーザ光を受けて車体若しくは該車体に装
着された作業機の走行高さを検出し、該車体に装着され
た耕耘装置による耕耘土壌面を水平面に維持するように
均平制御するトラクタに於いて、前記レーザ光の照射面
を基準として耕深量を一定に保つデプス制御を行ってい
る間に、レーザ光を受光しなくなったときは、予め設定
しておいた耕深量に応じてリヤカバーによるデプス制御
に切り替わるトラクタのレーザ均平制御装置、並びに、
圃場面上の一定高さに設置された発光器から水平面を照
射するレーザ光を発光し、受光器でこのレーザ光を受け
て車体若しくは該車体に装着された作業機の走行高さを
検出し、該車体に装着された耕耘装置による耕耘土壌面
を水平面に維持するように均平制御するトラクタに於い
て、前記レーザ光の照射面を基準として耕深量を一定に
保つデプス制御を行っている間に、レーザ光を受光しな
くなったときは、受光しなくなった時点での耕深姿勢及
び耕深量を記憶し、この耕深量に応じてリヤカバーによ
るデプス制御に切り替わるトラクタのレーザ均平制御装
置を提供するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】このとき、受光器３５の中心位置にあるダ
イオードでレーザ光を捕捉したときは、車体１０が基準
高さにあるとして該受光器３５から制御信号を出力す
る。また、受光器３５の中心位置より上下何れかに配設
されたダイオードでレーザ光を捕捉したときには、車体
１０が基準高さに対して高位置或いは低位置にあるとし
て、基準高さに対する高低差を該受光器３５から制御信
号として出力する。この制御信号は前記コントローラ１
４へ入力される。尚、図示例では受光器３５を車体１０
側へ取り付けてあるが、該受光器３５をロータリ作業機
１２側へ取り付けることもできる。斯かる場合は、レー
ザ光を受けてロータリ作業機１２が基準高さにあるか否
かを検出し、基準高さに対する高低差が該受光器３５か
ら制御信号として前記コントローラ１４へ入力される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圃場面上の一定高さに設置された発光器
   から水平面を照射するレーザ光を発光し、車体に設けた
   受光器でこのレーザ光を受けて車体の走行高さを検出
   し、該車体に装着された耕耘装置による耕耘土壌面を水
   平面に維持するように均平制御するトラクタに於いて、
   前記レーザ光の照射面を基準として耕深量を一定に保つ
   デプス制御を行っている間に、レーザ光を受光しなくな
   ったときは、受光しなくなった時点での耕深姿勢を保持
   することを特徴とするトラクタのレーザ均平制御装置。
2. 【請求項２】 圃場面上の一定高さに設置された発光器
   から水平面を照射するレーザ光を発光し、車体に設けた
   受光器でこのレーザ光を受けて車体の走行高さを検出
   し、該車体に装着された耕耘装置による耕耘土壌面を水
   平面に維持するように均平制御するトラクタに於いて、
   前記レーザ光の照射面を基準として耕深量を一定に保つ
   デプス制御を行っている間に、レーザ光を受光しなくな
   ったときは、予め設定しておいた耕深量に応じてリヤカ
   バーによるデプス制御に切り替わることを特徴とするト
   ラクタのレーザ均平制御装置。
3. 【請求項３】 圃場面上の一定高さに設置された発光器
   から水平面を照射するレーザ光を発光し、車体に設けた
   受光器でこのレーザ光を受けて車体の走行高さを検出
   し、該車体に装着された耕耘装置による耕耘土壌面を水
   平面に維持するように均平制御するトラクタに於いて、
   前記レーザ光の照射面を基準として耕深量を一定に保つ
   デプス制御を行っている間に、レーザ光を受光しなくな
   ったときは、受光しなくなった時点での耕深姿勢及び耕
   深量を記憶し、この耕深量に応じてリヤカバーによるデ
   プス制御に切り替わることを特徴とするトラクタのレー
   ザ均平制御装置。