JPH09313011A - 耕耘高さ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耕耘装置を高位置からレーザー光を基準とし
た耕深制御の高さまで迅速、かつ、ショックを発生指せ
ずに下降させる。 【解決手段】 耕耘装置９に備えた受信部Ｓの上下方向
の中間位置の入射目標位置Ａに地上の発信部Ｔからの基
準光線Ｌが入射するよう耕耘装置９の昇降を行う自動制
御系を構成し、耕耘装置９を上限から自動制御の高さま
で下降させる際には受信部Ｓで基準光線Ｌを受信するま
で減速しながら高速で下降し、受信後には更に減速しな
がら下降を継続し、この下降時の下降速度が、受信部Ｓ
に対する基準光線Ｌの入射位置に基づいて想定した自動
制御用の下降速度と一致したタイミングで受信部Ｓに対
する基準光線Ｌの入射位置に基づく自動制御用の速度で
耕耘装置９の下降を継続させる制御動作を設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体に対して昇降
自在に備えた耕耘装置に対して、地上に設置した発信部
から水平方向に発信された基準光線を受信する受信部を
備えると共に、この受信部に対する上下方向での中間位
置に基準光線の入射目標位置を設定し、この入射目標位
置より上方側に基準光線が入射した際には耕耘装置を上
昇作動させ、この入射目標位置より下方側に基準光線が
入射した際には耕耘装置を下降作動させ、この入射目標
位置に基準光線が入射した際には耕耘装置の昇降作動を
停止させる自動制御を行う耕耘高さ制御装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のように構成された耕耘高さ
制御装置として特開昭５４‐１１７７０８号公報に示さ
れるものが存在し、この従来例では、トラクタの車体に
昇降自在に備えた耕耘装置としての耕耘ロータリ（ロー
タリ耕耘装置）の機枠に対して支柱状の部材を介して受
信部としての受信機構を備え、又、畦に固定設置した発
信機構から水平方向に発信されるレーザー光線に対する
受信機構の受信結果に基づいて耕耘ロータリを昇降させ
て作業深さを一定不変に維持するものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにレーザー
光線に対する受信機構の受信結果に基づいて耕耘装置の
昇降制御を行って耕耘作業を行うものでは、車体が耕起
を行う地面の端部に達した場合にはロータリ耕耘装置を
上限まで上昇させて車体を旋回させ、旋回が終了した時
点でロータリ耕耘装置を下降させて耕起作業を再開する
ものとなる。又、このようにロータリ耕耘装置を高い位
置から下降させる場合には作業能率を低下させないよう
に高速で下降させる必要があるものの、あまり高速で下
降させた場合には、ロータリ耕耘装置の耕起爪が接地し
た際に車体を前進させる方向への力が車体に強く作用し
てショックを発生させるばかりでなく、エンジンに対し
て過大な負荷を作用させる不都合に繋がるものであり改
善の余地がある。

【０００４】特に、レーザー光に基づいて耕起作業を行
うものにおいて、下降時にレーザー光を受信機構の入射
目標位置で受信する高さまで耕耘装置を直接的に下降さ
せる制御動作を行うと、高速下降が行われ過大なショッ
クを発生させることにも繋がり、適切な速度でロータリ
耕耘装置を下降させる制御系が望まれている。

【０００５】本発明の目的は、耕耘装置を地面から離間
する高さから下降させる場合にショックを発生させるこ
となく、しかも、迅速に下降させ得る制御装置を合理的
に構成する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請
求項１）は冒頭に記したように、耕耘装置に対して地上
の発信部からの基準光線を受信する受信部を備え、受信
部に対する上下方向での中間位置に形成した基準光線の
入射目標位置より上方側に基準光線が入射すると耕耘装
置を上昇作動させ、この入射目標位置より下方側に基準
光線が入射すると耕耘装置を下降作動させ、この入射目
標位置に基準光線が入射すると耕耘装置の昇降作動を停
止させる自動制御を行う耕耘高さ制御装置において、前
記耕耘装置を地面から上方に離間する高さから前記自動
制御を行う高さまで下降させる強制下降制御が、前記受
信部に基準光線が入射する状態で耕耘装置を前記自動制
御用に設定された下降速度で下降させる最終下降モード
と、この最終下降モードに切換わる以前に該最終下降モ
ードでの下降速度より高速で耕耘装置を下降させる高速
下降モードとの少なくとも２種のモードで構成され、前
記最終下降モードでは、受信部の入射目標位置に対する
基準光線の入射位置の偏差が小さくなるほど耕耘装置の
下降速度を減ずる特性での下降制御を行い、前記高速下
降モードでは耕耘装置の下降速度を時間経過に伴って減
ずる速度制御を行い、かつ、この高速下降モードにおけ
る耕耘装置の下降速度が、受信部に対する基準光線の入
射位置に基づいて求められる最終下降モードを想定した
場合の耕耘装置の下降速度と略一致したタイミングで高
速下降モードから最終下降モードに切換えるよう該強制
下降制御の制御動作を設定してある点にあり、その作用
は次の通りである。

【０００７】本発明の第２の特徴（請求項２）は、前記
最終下降モードで耕耘装置の下降を継続して前記受信部
の入射目標位置に基準光線が入射したタイミング、若し
くは、最終下降モードに切換わった後、予め設定された
時間が経過したタイミングで最終下降モードでの下降制
御を停止して前記自動制御を開始する下降制御終了手段
を備えている点にあり、その作用は次の通りである。

【０００８】本発明の第３の特徴（請求項３）は、前記
高速下降モードでの耕耘装置の下降時に、前記受信部で
基準光線を受光しない高さでは高速で耕耘装置の下降を
行い、受信部で基準光線を受光する高さに達した後に
は、これより低速で耕耘装置の下降を行うよう該高速下
降モードの下降速度を切換自在に構成してある点にあ
り、その作用は次の通りである。

【０００９】本発明の第４の特徴（請求項４）は、前記
車体に対する耕耘装置の高さを計測するセンサを備える
と共に、前記自動制御においてセンサで計測される耕耘
装置の対車体高さと、前記強制下降制御を開始する以前
においてセンサで計測される耕耘装置の対車体高さとの
差が大きいほど、強制下降制御における高速下降モード
の初期速度を高速に設定するよう該強制下降制御の制御
動作を設定してある点にあり、その作用は次の通りであ
る。

【００１０】〔作用〕上記第１の特徴によると、耕耘装
置の強制下降制御時には初期に高速下降モードでの下降
を行い、次に最終下降モードでの下降を行うものとな
り、高速下降モードでの下降時には時間経過と共に減速
を行い、最終下降モードでの下降時には受信部の目標入
射位置に対して基準光線が近接する側に変位するほど減
速を行うので、つまり、夫々のモードとも耕耘装置が下
降するほど大きく減速されるので、目標とする耕深まで
直接的に耕耘装置を下降させるものと比較して、制御初
期の下降速度を高速化を可能にし乍ら耕耘装置の接地時
の対地速度を低減し得ると共に、接地後の下降時にも減
速で行うのでエンジンに対する負荷の急激な上昇を回避
できるものとなる。更に、高速下降モードから最終下降
モードへの切換わりが、高速下降モードで時間経過に伴
って減速される下降速度と、受信部への基準光線の入射
位置に基づいて速度が設定される最終下降モードでの下
降速度とが略一致したタイミングで行われるので切換わ
り時に速度変化が無くショックを発生させないものとな
る。

【００１１】上記第２の特徴によると、最終下降モード
での下降時に受信部の入射目標位置に基準光線が入射す
ると、強制下降制御が終了され基準光線に基づく自動制
御に切換わるものの、この切換わり時には入射目標位置
に基準光線が入射しているため自動制御による昇降制御
が行われず円滑な切換わりを可能にするものとなる。
又、最終下降モードに切換わった後、設定時間が経過す
ると、基準光線に基づく自動制御に切換わるものの、既
に自動制御用に設定された下降速度で耕耘装置が下降状
態にあるので、切換わり時の速度変化が無く円滑な切換
わりを可能にするものとなる。

【００１２】上記第３の特徴によると、高速下降モード
での耕耘装置の下降時に受信部で基準光線を受光すると
減速を開始するので強制下降制御における初期の下降速
度の高速化を可能にし乍ら、耕耘装置が接地する以前、
あるいは、接地の初期に下降速度を大きく減速し得るも
のとなる。

【００１３】上記第４の特徴によると、自動制御時にお
ける耕耘装置の対車体高さと強制下降制御を開始する以
前の耕耘装置の対車体高さとの差が大きいほど、強制下
降制御の高速下降モードの初期下降速度が、より高速に
設定されるので、地面を基準にして耕耘装置を高所から
下降させる場合でも比較的低い位置から下降させる場合
でも接地までの時間の差を小さくし得るものとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、前車輪１及び
後車輪２を備えた走行車体３の前部にエンジン４を搭載
すると共に、走行車体３の後部位置にエンジン４からの
動力が伝えられるミッションケース５を備え、走行車体
３の中央位置にステアリングハンドル６と運転座席７と
を備え、走行車体３の後端位置にリンク機構８を介して
昇降自在にロータリ耕耘装置９を連結して農用トラクタ
を構成する。

【００１５】ミッションケース５の上部に配置したリフ
トシリンダ１０で昇降操作される左右一対のリフトアー
ム１１と前記リンク機構８とをリフトロッド１２を介し
て連結してリフトシリンダ１０の作動でロータリ耕耘装
置９を昇降自在に構成してあり、リフトアーム１１の基
端部には該リフトアーム１１の揺動量からロータリ耕耘
装置９の対車体高さを計測するポテンショメータ型のリ
フトアームセンサ１３を備え、ロータリ耕耘装置９の上
面には支柱１４を介し、受信部としてのレベルセンサＳ
を備えている。尚、ロータリ耕耘装置９には駆動回転す
る多数の耕起爪９Ａを備えると共に、耕起後の地面を整
地する後カバー９Ｂを横向き軸芯周りで揺動自在に備え
ている。又、運転座席７の側部にはロータリ耕耘装置９
の昇降制御を行うポジションレバー１６を備え、ステア
リングハンドル６の近傍位置にはロータリ耕耘装置９の
強制的な昇降を行う強制昇降レバー１８を備え、運転座
席７の側部にはロータリ耕耘装置９の昇降制御を行うコ
ントロールボックス１９を備えている。

【００１６】前記レベルセンサＳは図７及び図８に示す
ように、縦長姿勢のケース２１の外面に対し平面視で４
方の位置に縦方向に２５０ミリメートルに亘って多数の
受光素子２２を配置して水平面上に発信される基準光線
としてのレーザー光Ｌを感知する能力を有すると共に、
複数の受光素子２２が縦方向に配置されていることから
該レベルセンサＳに対するレーザー光Ｌの入射位置を上
下方向で５ミリメートルの分解能で認識し、更に、感知
結果を電圧信号に変換して出力するよう構成されてい
る。図６に示すように、ポジションレバー１６は横向き
の軸芯周りで揺動操作自在に構成され、その基端部には
該ポジションレバー１６の揺動操作位置を計測するポジ
ション設定器２３を備え、該ポジションレバー１６はロ
ータリ耕耘装置９を走行車体３を基準として昇降制御す
るポジション制御域ＰＯと、後述するレーザー光Ｌを基
準とした耕深制御を行う耕深制御域ＤＥとに操作自在に
構成されている。

【００１７】図５に示すように、強制昇降レバー１８は
中立位置Ｎにバネ（図示せず）で復帰するよう構成され
ると共に、その基端部Ｕに中立位置Ｎを基準に上方の上
昇位置Ｕに操作されたことを検出する上昇スイッチ２４
と、中立位置Ｎを基準に下方の下降位置Ｄに操作された
ことを検出する下降スイッチ２５とを備えている。図３
に示すように、コントロールボックス１９にはダイヤル
２６で回動操作されるポテンショメータ型の耕深設定器
２７と、設定変更ランプ２８と、アラーム２９と、警報
ランプ３０とを備えている。耕深設定用のダイヤル２６
は「浅」位置と「深」位置との間の域で操作自在に構成
されると共に、デテント機構（図示せず）によって同図
に示す如く、設定域の中央の「標準」位置に機械的に保
持し得るよう構成され、人為的な設定変更を行った後、
戻し操作する場合にもデテント機構の作用から「標準」
位置を操作の感覚で正確に認識し得るものとなってい
る。又、この耕深設定用のダイヤル２６を操作域の全域
で操作した場合でも後述する入射目標位置Ａがレベルセ
ンサＳの感知域の５０％（図９に示すＡ’〜Ａ’の域Ｃ
の範囲）に収まるよう変更量が設定されている。

【００１８】図４に示すように、運転座席７の前方のメ
ータパネル３２には燃料残量計３３と、エンジン回転数
計３４と、冷却水温度計３５と、作業形態モードを示す
複数のランプ３６とを備えており、レベルセンサＳでレ
ーザー光Ｌを受信する形態での作業時には耕深制御ラン
プ３６Ａが点灯するようになっている。

【００１９】図１に示すように、前記レベルセンサＳが
受信するためのレーザー光Ｌを発信する装置としてレー
ザー灯台Ｔが構成され、このレーザー灯台Ｔは三脚３７
に支持される本体３８にビーム状のレーザー光Ｌを水平
方向に発信する発光源（図示せず）を備えると共に、該
本体３８内の反射鏡、あるいは、プリズムを電動モータ
（図示せず）で縦向き軸芯Ｙ周りで１分あたり６００回
転させる（６００ｒｐｍ）ことで発光源からのビーム状
のレーザー光Ｌを１分あたり６００回旋回させるよう構
成されている。又、このレーザー灯台Ｔにはレーザー光
Ｌの発信が不能になった場合、あるいは、電源としての
バッテリーの電圧が低下してレーザー光Ｌの発信が不能
な状況が切迫している場合には、この状態をトラクタに
対して電波で伝える送信機３９を備えている。

【００２０】そして、ロータリ耕耘装置９での耕起高さ
を必要な値に設定した際にレベルセンサＳの上下方向の
中央に設定された入射目標位置Ａに対してレーザー灯台
Ｔからのレーザー光Ｌが入射するようレーザー灯台Ｔの
対圃場高さを調節した状態で作業を開始することで、車
体３に備えた耕耘高さ制御装置としての制御装置４０が
レーザ−光ＬをレベルセンサＳの入射目標位置Ａで受信
するようロータリ耕耘装置９の昇降を行う結果、広い圃
場を精度高く水平面に耕起できるものとなっている。

【００２１】図２に示すように、前記制御装置４０はマ
イクロプロセッサ（図示せず）を備えて構成され、この
制御装置４０に対しては前記レベルセンサＳ、前記耕深
設定器２７、前記ポジション設定器２３、前記リフトア
ームセンサ１３、前記上昇スイッチ２４、前記下降スイ
ッチ２５夫々からの信号の入力系が形成されると共に、
前記リフトシリンダ１０を制御する電磁弁Ｖ、前記設定
変更ランプ２８、前記アラーム２９、前記警報ランプ３
０夫々に対する出力系が形成され（メータパネル３２へ
の出力系については図示せず）、更に、メモリ４１に対
する入出力系とレーザー灯台Ｔの送信機３９からの電波
を受ける受信機４２からの入力系が形成されている。
又、電磁弁Ｖは供給される電力値に対応した開度を得
る、所謂、電磁比例型のものが用いられ、該制御装置４
０は電磁弁Ｖに供給する間歇信号のデューティ比の変更
（ＰＷＭ式の制御）で電磁弁Ｖに供給する電力を調節し
得るよう構成されている。

【００２２】次に、制御装置４０によるロータリ耕耘装
置９の昇降制御について説明する。図１２のフローチャ
ートに示すようにメインの昇降制御ルーチンが設定さ
れ、この昇降制御ルーチンでは、先ずポジション設定器
２３からの信号を入力してポジションレバー１６がポジ
ション制御域ＰＯにあるか耕深制御域ＤＥにあるかを判
別する（＃１０１、＃１０２ステップ）。

【００２３】つまり、ポジションレバー１６を図６に示
す如く、ポジション制御域ＰＯに操作することで、該ポ
ジションレバー１６の操作位置に対応した対車体高さま
でロータリ耕耘装置９を昇降制御させるポジション制御
を可能にすると共に、このポジション制御域ＰＯにおけ
るロータリ耕耘装置９の下降側の端部に形成された耕深
制御域ＤＥに設定することで次に説明するようにレーザ
ー光Ｌを基準にした耕深制御を可能にするよう構成され
ている。

【００２４】具体的には、ポジションレバー１６が耕深
制御域ＤＥに設定されていることが判別されると強制上
昇ルーチン、強制下降ルーチン、サンプリングルーチ
ン、牽制ルーチン、耕深制御ルーチン夫々の処理を順次
行い（＃２００、＃３００、＃４００、＃５００、＃６
００ステップ）、又、ポジションレバー１６がポジショ
ン制御域ＰＯに設定されている場合にはポジション制御
ルーチン（＃７００ステップ）の処理を行う。

【００２５】図１３のフローチャートに示すように、強
制上昇ルーチン（＃２００ステップ）では上昇フラグを
判別し、フラグが「０」である場合で上昇スイッチ２４
がＯＮ操作された場合にのみ電磁弁Ｖを上昇位置に操作
すると共に、リフトアームセンサ１３からの信号に基づ
いてロータリ耕耘装置９が上限に達したことを判別する
まで上昇操作を継続し、上昇を完了した場合には電磁弁
Ｖを中立位置に戻して上昇フラグを「１」に設定する
（＃２０１〜＃２０７ステップ）。尚、上昇フラグは該
強制上昇ルーチンで上昇操作された場合にのみ「１」に
設定され、これ以外の場合には「０」に設定されるもの
である。

【００２６】図１４のフローチャートに示すように、強
制下降ルーチン（＃３００ステップ）では上昇フラグを
判別し、フラグが「１」である場合で下降スイッチ２５
がＯＮ操作された場合にのみレベルセンサＳがレーザー
光Ｌを感知する状態にあるかを判別し、感知状態にない
場合には保存データに基づいて選択した初期マップデー
タを基にして電磁弁Ｖの制御を開始する。この制御では
図１１のグラフに示す如く、まず時間Ｔ１だけデューテ
ィ比１００％の電力を電磁弁Ｖに供給して、該電磁弁Ｖ
を下降位置の開放状態に維持してロータリ耕耘装置９の
高速下降を開始すると共に、時間経過に従って電磁弁Ｖ
を操作する間歇信号のデューティ比を低下させることで
該電磁弁Ｖの開度を小さく（絞り方向に操作）して下降
速度を減ずる操作を行うよう特性が設定されている（＃
３０１〜＃３０４ステップ）。尚、保存データは後述す
るようにレーザー光Ｌに基づく耕深制御時においてロー
タリ耕耘装置９の対車体高さをリフトアームセンサ１３
からの信号に基づいて求め、その平均値をメモリ４１に
保持したものである。初期マップデータは時間経過に対
する電磁弁Ｖの目標開度（目標下降速度と比例する関係
になる）をテーブル化したものであり、この初期マップ
データは上限位置のロータリ耕耘装置９と地面との相対
距離の値に対応して、この相対距離が大きいほど下降速
度の高速化を図る特性となるよう複数種設定され、前述
のように保存データに基づいて複数種の初期マップデー
タの中から１つを選択することでロータリ耕耘装置９が
接地するまでの時間を略一定に維持し得るものとなって
いる。

【００２７】次に、下降スイッチ２５がＯＮ操作された
際にレベルセンサＳが既にレーザー光Ｌを感知する状態
にあるか、初期マップデータによるロータリ耕耘装置９
の下降時にレベルセンサＳがレーザー光Ｌを感知する状
態に達すると、このタイミング（グラフ中のＴ２の位
置）で中間マップデータが選択され、このデータに基づ
く電磁弁Ｖの操作でロータリ耕耘装置の下降制御が継続
させる。又、選択される中間マップデータは前述の初期
マップデータと同様に時間経過に従って電磁弁Ｖを操作
する間歇信号のデューティ比を低下させることで該電磁
弁Ｖの開度を小さく（絞り方向に操作）して下降速度を
減ずる操作を行うよう特性が設定されたものであり、下
降スイッチ２５のＯＮ操作時にレベルセンサＳが既にレ
ーザー光Ｌを感知する状態にあれば、リフトアームセン
サ１３の信号の値、あるいは、レベルセンサＳに対する
レーザー光Ｌの入射位置に基づいて中間マップデータが
選択され、ロータリ耕耘装置９の下降時にレベルセンサ
Ｓがレーザー光Ｌを感知すると、そのタイミングでの電
磁弁Ｖの開度と、制御開始時の電磁弁Ｖの開度とが一致
する中間マップデータが選択される。

【００２８】次に、この中間マップデータに基づいて電
磁弁Ｖの制御でロータリ耕耘装置９を下降させている際
には、レベルセンサＳからの信号に基づいて後述するレ
ーザー光Ｌによる耕深制御を想定した場合の電磁弁Ｖの
開度（目標速度）と、該中間マップデータに基づいて制
御される電磁弁Ｖの開度（目標速度）との比較を行い、
この比較の結果が一致した場合には（グラフ中のＴ３の
位置）、電磁弁Ｖの上昇側への操作を阻止した状態でレ
ーザー光Ｌによる耕深制御と同じ特性で電磁弁Ｖを制御
する（＃３０５〜＃３０８ステップ）。

【００２９】この下降制御によってレベルセンサＳの目
標入射位置Ａに対してレーザー光Ｌが入射する高さまで
ロータリ耕耘装置９が下降タイミング、あるいは、中間
マップデータによる下降制御に切換わってから所定時間
が経過したタイミング（グラフ中Ｔ４の位置）で上昇フ
ラグを「０」に設定して該強制下降ルーチンを終了する
（＃３０９、＃３１０ステップ）。

【００３０】尚、図１１に示すグラフは、この強制下降
ルーチンにおける電磁弁Ｖの開度を縦軸方向に表し、時
間経過を横軸方向に表したものであり、制御時には目標
とするロータリ耕耘装置９の下降速度と電磁弁Ｖの開度
とが正比例の関係となる。又、グラフに記したように時
間「０」〜時間「Ｔ３」までの下降制御の処理を高速下
降モードと称し、時間「Ｔ３」〜時間「Ｔ４」までの下
降制御の処理を最終下降モードと称し（夫々のモードと
も請求項１のモードと対応する）、＃３０９ステップの
処理を行うプログラムが請求項２の下降制御終了手段Ｅ
に対応し、＃３０５、＃３０６ステップの処理を行うプ
ログラムで請求項３において、基準光線を受光した際に
高速下降モードで下降速度を低速化させる制御動作に対
応し、＃３０４ステップの処理を行うプログラムで請求
項４において、高速下降モードにおける初期速度を設定
する制御動作に対応するもとなっている。

【００３１】図１５のフローチャートに示すように、サ
ンプリングルーチン（＃４００ステップ）ではレベルセ
ンサＳがレーザー光Ｌを感知する周期（１０ヘルツ）以
下の周期で該レベルセンサＳからの信号を制御装置４０
に入力し、受信状態にあればレベルセンサＳで検出され
るレーザー光Ｌの感知位置をメモリ４１に書込んで受信
フラグを「１」に設定し、又、レベルセンサＳが受信状
態になければ受信フラグを「０」に設定する。尚、受信
状態が継続している場合にはメモリ４１の同じアドレス
に対してデータをオーバライトすることでデータの更新
を行うようになっている。

【００３２】図１６のフローチャートに示すように、牽
制ルーチン（＃５００ステップ）では、サンプリングル
ーチン（＃４００ステップ）に基づく受信フラグが
「１」である場合には正常な受信状態が継続していると
判断できるのでリフトアームセンサ１３からの信号を入
力して、ロータリ耕耘装置９が上限に達していない限り
該牽制ルーチンを抜け出し（＃５０１〜＃５０３ステッ
プ）、逆に、受信フラグが「０」である場合には受信状
態にないので、この受信フラグが「０」である状態が設
定時間（１秒以下に設定された比較的短い時間）継続し
ているかを判別して継続していなければ、一時的な現象
であると考えられるので該牽制ルーチンを抜け出す（＃
５０４ステップ）。又、受信フラグが「１」であっても
リフトアームセンサ１３からの信号からロータリ耕耘装
置９が上限に達していることが検出されると上昇作動が
不能であると判断できるので、このような場合、及び、
受信フラグが「０」である状態が設定時間（１秒以下に
設定された比較的短い時間）継続していると異常状態で
あると判断できるので、このような場合には電磁弁Ｖを
中立位置に操作してロータリ耕耘装置９の昇降作動を停
止し、前記アラーム２９を作動させ、警報ランプ３０を
点灯させ、メータパネル３２の作業形態を示すランプ３
６のうちレーザー光Ｌによる耕深制御ランプ３６Ａを点
滅させる警報作動を解除操作を行うまで継続する（＃５
０５〜＃５０７ステップ）。尚、この解除操作は、ポジ
ションレバー１６を上限位置まで操作する、あるいは、
強制昇降レバー１８を上昇位置「Ｕ」への操作すること
であり、この操作を行うと牽制が解除され警報作動が停
止するると共に、ロータリ耕耘装置９が上限まで上昇す
ることになる（昇降制御動作は詳述せず）。

【００３３】又、受信フラグが「０」である状態が設定
時間（１秒以下に設定された短い時間）継続して異常状
態であると判断される現象の原因としてはレベルセンサ
Ｓでレーザー光Ｌを受信できないような高いレベル、あ
るいは、低いレベルで車体３を走行させて作業を行って
いること、若しくは、レーザー灯台Ｔの側にレーザー光
Ｌを発信できない原因を生じたことが考えられ、このよ
うな場合には昇降作動を行わず、この異常状態を判断し
たタイミングでロータリ耕耘装置９の昇降を停止するこ
とでロータリ耕耘装置９の不測の昇降を阻止し、同時に
警報作動を行うことで制御不能状態に陥っていることを
作業者に認識させるものとなっている。尚、レーザー灯
台Ｔの側の異常の場合にはトラクタの側で送信機３９か
らの電波信号も同時に受信できるので、この場合にもフ
ローチャートには記していないが、前述と同様に電磁弁
Ｖを中立位置に操作してロータリ耕耘装置９の昇降作動
を停止し、前記アラーム２９を作動させ、警報ランプ３
０を点灯させ、メータパネル３２の作業形態を示すラン
プのうち耕深制御ランプ３６Ａを点滅させる警報作動を
解除操作が行われるまで継続する。

【００３４】図１７のフローチャートに示すように、レ
ーザー光Ｌによる耕深制御ルーチン（＃６００ステッ
プ）では上昇フラグが「０」である場合にのみ耕深設定
器２７からの信号を入力してレベルセンサＳにおける入
射目標位置Ａを設定する、この入射目標位置Ａは耕深設
定用のダイヤル２６を設定域の中央位置に設定した場合
には、図９に示す如く、レベルセンサＳの縦方向での中
央位置に設定されると共に、設定された入射目標位置Ａ
を基準に上方側、下方側の等しい幅の領域に夫々５ミリ
メートルの不感帯Ｂ（全幅が１０ミリメートル）が形成
される。又、耕深設定用のダイヤル２６を「深」側に操
作した場合には入射目標位置ＡをレベルセンサＳの上方
側に変位させて耕深を深くし、耕深設定用のダイヤル２
６を「浅」側に操作した場合には入射目標位置Ａをレベ
ルセンサＳの下方側に変位させて耕深を浅くするよう制
御動作が設定されている（＃６０１〜＃６０３ステッ
プ）。又、耕深設定用のダイヤル２６の操作で入射目標
位置Ａを変更した場合にも不感帯Ｂは入射目標位置Ａを
基準に上昇側、下方側に等しく形成されるものとなって
おり、更に、耕深設定用のダイヤル２６を設定域の中央
位置から何れかの側に変更した場合には設定変更ランプ
２８を点灯させて作業者に対して、現在の目標耕深が作
業開始時の目標耕深と異なるもであることを認識させ得
るものとなっている。

【００３５】次に、前記サンプリングルーチン（＃４０
０ステップ）に基づいて求めたデータに基づいてセンシ
ング値の設定を行う。このステップでは受信フラグが
「１」の場合にはレベルセンサＳでレーザー光Ｌが正常
に受信されているのでメモリデータをセンシング値に設
定し、受信フラグが「０」の場合でも前述のように一時
的な現象であると判別するとメモリデータに基づいて、
このメモリデータがレベルセンサＳの中央位置を基準に
上方、あるいは、下方位置の何れにあるかを判別して、
上方位置にあればレベルセンサＳでレーザー光Ｌが受信
されていないがレーザー光ＬがレベルセンサＳから上方
に一時的に外れていると判断できるので、レベルセンサ
Ｓの上方端部の値をセンシング値に設定し、下方位置に
あればレベルセンサＳでレーザー光Ｌが受信されていな
いがレーザー光ＬがレベルセンサＳから下方に一時的に
外れていると判断できるので、レベルセンサＳの下方端
部の値をセンシング値に設定する（＃６０４ステッ
プ）。

【００３６】つまり、この処理ではレベルセンサＳでレ
ーザー光Ｌを受信していない場合でも、この受信不能状
態が極めて短時間である場合には図１０（イ）、
（ロ）、（ハ）に示すように、例えば、車体３の動揺な
どによってレベルセンサＳに対してレーザー光Ｌが短時
間のうちに上方に移動し、該レベルセンサＳの感知域を
越えて上方に外れた場合には、ロータリ耕耘装置９の昇
降動作が追従できないことが理由として考えられるの
で、このような場合には、受信不能に陥る直前のレベル
センサＳでの検出値Ｍをメモリ４１から読出すことでロ
ータリ耕耘装置９が上昇側、下降側の何れに制御されて
いたのか判別して（メモリデータがレベルセンサＳの中
央位置を基準に上方、あるいは、下方位置の何れにある
かを判別して）、レベルセンサＳの感知域でその制御を
行う側の端部位置Ｌ’に感知位置を想定して制御を行う
ことで高速で（後述するように偏差が大きいので上昇速
度が最大となる）ロータリ耕耘装置９を上昇制御してレ
ーザー光Ｌを見失うことのないように制御動作を設定し
ている。

【００３７】次に、入射目標位置Ａを基準に形成された
不感帯Ｂとセンシング値との比較処理を行いセンシング
値が不感帯Ｂにある場合には電磁弁Ｖを中立位置を操作
してロータリ耕耘装置９の昇降作動を停止し、センシン
グ値が不感帯Ｂになく上昇制御側にある場合には入射目
標位置Ａからセンシング値までの偏差の値に比例したデ
ューティ比を設定して電磁弁Ｖを上昇位置に操作するこ
とで偏差が大きいほど該電磁弁Ｖの開度を大きくして高
速上昇によって目標耕深への復帰作動を迅速に行わせ、
又、センシング値が不感帯になく下降制御側にある場合
には入射目標位置Ａからセンシング値までの偏差の値に
比例したデューティ比を設定して電磁弁Ｖを下降位置に
操作することで偏差が大きいほど電磁弁Ｖの開度を大き
くして高速上昇によって目標耕深への復帰作動を迅速に
行わせるものとなっている（＃６０５〜＃６１２ステッ
プ）。更に、レーザー光Ｌに基づく昇降制御時のリフト
アームセンサ１３の値を２００ｍｓｅｃ毎に入力すると
共に、その入力値の８つの値の平均値をメモリ４１に保
存する制御動作を行うものとなっている（＃６１３ステ
ップ）。

【００３８】図１８のフローチャートに示すように、ポ
ジション制御ルーチン（＃７００ステップ）では、レバ
ーセンサ２３からの信号に基づいて制御目標を設定し、
この制御目標を基準に不感帯を設定し、次にリフトアー
ムセンサ１３からの信号を入力して比較処理を行う（＃
７０１〜＃７０３ステップ）。この比較処理の結果、リ
フトアームセンサ１３からの信号値が不感帯にある場合
には電磁弁Ｖを中立位置に操作し、リフトアームセンサ
１３値が不感帯になく上昇制御側にある場合には制御目
標からセンシング値までの偏差の値に比例したデューテ
ィ比を設定して電磁弁Ｖを上昇位置に操作し、又、リフ
トアームセンサ値が不感帯になく下降制御側にある場合
には制御目標からセンシング値までの偏差の値に比例し
たデューティ比を設定して電磁弁Ｖを下降位置に操作す
る（＃７０４〜＃７１０ステップ）。

【００３９】このように、この昇降制御ではレーザー灯
台Ｔからのレーザー光Ｌの高さを予め必要な高さに設定
しておき、作業開始時にポジションレバー１６を最深側
の端部に操作することでレーザー光Ｌによる耕深制御が
自動的に開始され、この制御時には耕深設定ダイヤル２
６の操作によって耕深を変更することが可能である。
又、この制御時に車体３が圃場の端部に達した場合のよ
うにロータリ耕耘装置９を上限まで上昇させたい場合に
強制昇降レバー１８を上昇位置「Ｕ」に操作することで
ロータリ耕耘装置９が上限まで上昇してレーザー光Ｌに
よる耕深制御が一時的に中断され、車体３を旋回させた
後にロータリ耕耘装置９を下降させる場合には強制昇降
レバー１８を下降位置「Ｄ」に操作することでレーザー
光Ｌによる耕深制御を再開するものとなっており、この
下降時にはマップデータに基づいて電磁弁Ｖを操作する
ことで時間を掛けず、しかも、接地時のショックを発生
させない下降を可能にするものなっている。又、作業時
に車体３が動揺した場合のように車体の動揺に起因する
レベルセンサＳの変位にロータリ耕耘装置９の昇降動作
が追従できずレベルセンサＳでレーザー光Ｌを受光でき
ない状態に一時的に陥った場合でもメモリ４１のデータ
に基づいてロータリ耕耘装置９の昇降方向を設定してロ
ータリ耕耘装置９の昇降を行うことでレーザー光Ｌを再
び受信することも可能となっており、これとは逆に圃場
のレベル差が余りに大きくレベルセンサＳでレーザー光
Ｌを受信できない場合、あるいは、レーザー灯台Ｔが転
倒する、電源の電池が消耗する等のレーザ灯台Ｔの側の
不都合によってレーザー光Ｌを受信できない場合にはロ
ータリ耕耘装置９の昇降作動を停止し、警報作動を行う
ものとなっている。

【００４０】特に、本発明ではロータリ耕耘装置９を上
限からレーザー光Ｌに基づく耕深制御に切換わるまで下
降させる際には、初期に高速で下降させることで下降時
間の短縮を可能にすると共に、時間経過とともに減速を
行うことでロータリ耕耘装置９の接地時の対地速度を小
さくしてショックを軽減するものとなっており、この下
降時にはレベルセンサＳがレーザー光Ｌを受信するタイ
ミングで下降速度を低下させることでロータリ耕耘装置
９が地面に近い高さでの再減速を可能にして接地時のシ
ョックを一層軽減するものとなっており、しかも、レー
ザー光Ｌに基づく下降制御を行った後、レーザー光Ｌに
基づく耕深制御に切換わるので該耕深制御への切り換わ
りが円滑に行われるものとなっている。

【００４１】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態
以外に、例えば、制御装置を論理ゲート、コンパレータ
等を組み合わせたハードな回路のみで構成することも可
能である。

【００４２】又、本発明では高速下降モード、あるい
は、最終下降モードで耕耘装置を下降させる際に接地セ
ンサ等、耕耘装置の対地距離を計測するセンサを併用す
ることで、耕耘装置の下降速度を設定することが可能で
あり、更に、耕耘装置を上限まで上昇させた際に基準光
線を受信するためのセンサを別途備え、このセンサを併
用することで高速下降モードの下降速度を設定するよう
実施することも可能である。

【００４３】

【発明の効果】従って、耕耘装置を地面から離間する高
さから下降させる場合にショックを発生させることな
く、しかも、迅速に下降させ得る制御装置が合理的に構
成されたのである（請求項１）。又、高速下降モードか
ら最終下降モードへの切換わり時にショックを発生させ
ず切換えを円滑に行い（請求項２）、又、耕耘装置の接
地時には下降速度の低速化で一層円滑な下降を可能にし
（請求項３）、又、自動制御における耕耘装置の対車体
高さが低い位置にあっても作業能率を低下させることの
ない速度で耕耘装置の下降を可能にするものとなった
（請求項４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタとレーザー灯台との配置を示す側面図

【図２】制御系のブロック回路図

【図３】コントロールボックスの平面図

【図４】メータパネルの平面図

【図５】強制昇降レバーの側面図

【図６】ポジションレバーの側面図

【図７】レベルセンサの斜視図

【図８】レベルセンサの断面図

【図９】レベルセンサの感知域を示す概要図

【図１０】（イ）、（ロ）、（ハ）はレベルセンサに対
するレーザー光の入射位置の変化を示す模式図

【図１１】強制下降制御時の電磁弁の変化をグラフ化し
た図

【図１２】昇降制御ルーチンのフローチャート

【図１３】強制上昇ルーチンのフローチャート

【図１４】強制下降ルーチンのフローチャート

【図１５】サンプリングルーチンのフローチャート

【図１６】牽制ルーチンのフローチャート

【図１７】耕深制御ルーチンのフローチャート

【図１８】ポジション制御ルーチンのフローチャート

【符号の説明】

３ 車体 ９ 耕耘装置 １３ センサ Ａ 入射目標位置 Ｅ 下降制御終了手段 Ｌ 基準光線 Ｓ 受信部 Ｔ 発信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八角 隆 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体に対して昇降自在に備えた耕耘装置
   に対して、地上に設置した発信部から水平方向に発信さ
   れた基準光線を受信する受信部を備えると共に、この受
   信部に対する上下方向での中間位置に基準光線の入射目
   標位置を設定し、この入射目標位置より上方側に基準光
   線が入射した際には耕耘装置を上昇作動させ、この入射
   目標位置より下方側に基準光線が入射した際には耕耘装
   置を下降作動させ、この入射目標位置に基準光線が入射
   した際には耕耘装置の昇降作動を停止させる自動制御を
   行う耕耘高さ制御装置であって、 前記耕耘装置を地面から上方に離間する高さから前記自
   動制御を行う高さまで下降させる強制下降制御が、前記
   受信部に基準光線が入射する状態で耕耘装置を前記自動
   制御用に設定された下降速度で下降させる最終下降モー
   ドと、この最終下降モードに切換わる以前に該最終下降
   モードでの下降速度より高速で耕耘装置を下降させる高
   速下降モードとの少なくとも２種のモードで構成され、 前記最終下降モードでは、受信部の入射目標位置に対す
   る基準光線の入射位置の偏差が小さくなるほど耕耘装置
   の下降速度を減ずる特性での下降制御を行い、前記高速
   下降モードでは耕耘装置の下降速度を時間経過に伴って
   減ずる速度制御を行い、かつ、この高速下降モードにお
   ける耕耘装置の下降速度が、受信部に対する基準光線の
   入射位置に基づいて求められる最終下降モードを想定し
   た場合の耕耘装置の下降速度と略一致したタイミングで
   高速下降モードから最終下降モードに切換えるよう該強
   制下降制御の制御動作を設定してある耕耘高さ制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記最終下降モードで耕耘装置の下降を
   継続して前記受信部の入射目標位置に基準光線が入射し
   たタイミング、若しくは、最終下降モードに切換わった
   後、予め設定された時間が経過したタイミングで最終下
   降モードでの下降制御を停止して前記自動制御を開始す
   る下降制御終了手段を備えている請求項１記載の耕耘高
   さ制御装置。
3. 【請求項３】 前記高速下降モードでの耕耘装置の下降
   時に、前記受信部で基準光線を受光しない高さでは高速
   で耕耘装置の下降を行い、受信部で基準光線を受光する
   高さに達した後には、これより低速で耕耘装置の下降を
   行うよう該高速下降モードの下降速度を切換自在に構成
   してある請求項１又は２記載の耕耘高さ制御装置。
4. 【請求項４】 前記車体に対する耕耘装置の高さを計測
   するセンサを備えると共に、前記自動制御においてセン
   サで計測される耕耘装置の対車体高さと、前記強制下降
   制御を開始する以前においてセンサで計測される耕耘装
   置の対車体高さとの差が大きいほど、強制下降制御にお
   ける高速下降モードの初期速度を高速に設定するよう該
   強制下降制御の制御動作を設定してある請求項１、２又
   は３記載の耕耘高さ制御装置。