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発明の名称 トラクタ作業機のローリング制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−89482(P2007−89482A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−283579(P2005−283579)
出願日 平成17年9月29日(2005.9.29)
代理人
発明者 小野 弘喜 / 石田 智之
要約 課題
圃場の畦際等でのトラクタ作業で操向旋回時における不安定なローリング制御状態を回避しようとする。

解決手段
トラクタ車体(1)に作業機(2)を装着し、車体(1)の左右傾斜角を検出する傾斜センサ(3)と、車速を検出する車速センサ(4)と、車体(1)の操向角を検出する操向センサ(5)等を有し、各センサ(3)、(4)、(5)の検出に基づいて、車体(1)に対して作業機(2)の連結姿勢を水平制御や、平行制御を行わせると共に、操向センサ(5)が一定以上の切り角を検出すると該水平制御を停止して平行制御を行わせ、この操向センサ(5)が一定以下の切り角を検出して一定時間経過すると該水平制御に復帰させる。
特許請求の範囲
【請求項1】
トラクタ車体(1)の後側に作業機(2)を装着して走行しながら対地作業するトラクタ作業機において、車体(1)の左右傾斜角を検出する傾斜センサ(3)と、車速を検出する車速センサ(4)と、車体(1)の操向角を検出する操向センサ(5)等を有し、これら各センサ(3)、(4)、(5)の検出に基づいて、車体(1)に対して作業機(2)の連結姿勢を左右揺動させて水平状に維持制御する水平制御や、車体(1)と作業機(2)を左右平行状に維持制御する平行制御を行わせると共に、操向センサ(5)が一定以上の切り角を検出すると該水平制御を停止して平行制御を行わせ、この操向センサ(5)が一定以下の切り角を検出して一定時間経過すると該水平制御に復帰させることを特徴とするローリング制御装置。
【請求項2】
前記平行制御から水平制御への切替制御は、前輪(6)の回転を高める前輪増速の切りの後一定時間を経過した後に行わせることを特徴とする請求項1に記載のトラク作業機のローリング制御装置。
【請求項3】
前記自動ローリング制御の切替は、このローリング制御作動を敏感にしたり鈍感にする感度切替可能に設けたことを特徴とする請求項1、又は2に記載のトラク作業機のローリング制御装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、傾斜センサの誤検出による作業機の不安定なローリング制御をなくするトラクタ作業機のローリング制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車体の後側にロータリ耕耘装置等の作業機を装着して対地作業するトラクタ作業機において、車体の左右傾斜角を検出する傾斜センサと、車速を検出する車速センサと、車体の操向角を検出する操向センサ等を有し、これら各センサの検出に基づいて、車体に対して作業機の連結姿勢を左右回動させて水平状に維持制御する水平制御や、車体と作業機を左右平行状に維持制御する平行制御を行わせるローリング制御の技術(例えば、特許文献1参照)が知られている。
【特許文献1】特開2000−253706号公報(第4頁、図4)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
トラクタ作業機のローリング制御では、車体や、作業機等の左右傾斜角や、水平角(フィードバック制御用等)を検出するために用いられる傾斜センサとして、重力形態の傾斜センサが使用されることが一般的である。この重力式の傾斜センサでは、センサ液体の粘性を有しており、制御の一部、或いは全部に使用している場合、これらのセンサ自体が横方向の揺動の加速度を受け易く、誤ローリング作動を生じ易いものである。このため、圃場の畦際等でのトラクタ作業で操向旋回時には、車体や、作業機が操向旋回に伴う遠心力を受けて傾斜し易いために、不安定なローリング制御状態となることが多い。
【課題を解決するための手段】
【0004】
請求項1に記載の発明は、トラクタ車体(1)の後側に作業機(2)を装着して走行しながら対地作業するトラクタ作業機において、車体(1)の左右傾斜角を検出する傾斜センサ(3)と、車速を検出する車速センサ(4)と、車体(1)の操向角を検出する操向センサ(5)等を有し、これら各センサ(3)、(4)、(5)の検出に基づいて、車体(1)に対して作業機(2)の連結姿勢を左右揺動させて水平状に維持制御する水平制御や、車体(1)と作業機(2)を左右平行状に維持制御する平行制御を行わせると共に、操向センサ(5)が一定以上の切り角を検出すると該水平制御を停止して平行制御を行わせ、この操向センサ(5)が一定以下の切り角を検出して一定時間経過すると該水平制御に復帰させることを特徴とするローリング制御装置の構成とする。トラクタを走行させながら作業機(2)による対地作業を行う場合に自動ローリング制御を行わせると、通常の直進作業走行行程では車体(1)が左右に揺動されると、この傾斜角度を傾斜センサ(3)が検出して作業機(2)を左右略水平状にローリング揺動させて、車体(1)の傾斜に拘らず、この作業機(2)を水平状の作業姿勢に維持するように水平制御が行われる。この直進作業行程が終って畦際での折返操向旋回行程に至ると操向センサ(3)の一定以上の操向角の検出と、車速センサ(4)による一定以上の高車速検出によって、これまでの水平制御が平行制御に切替えられて、この水平制御が一旦停止された状態となる。この平行制御の状態で操向旋回を終えると操向センサ(5)により切り角検出角が一定以下になったことを検出することによって、このときから更に一定時間の経過後において該水平制御に復帰される。
【0005】
請求項2に記載の発明は、前記平行制御から水平制御への切替制御は、前輪(6)の回転を高める前輪増速の切りの後一定時間を経過した後に行わせることを特徴とするものである。トラク作業機の作業走行において、畦際等における操向旋回時には、前輪(6)の回転速度を高速回転に切替えることによって旋回性を容易にすることができるが、これと共にこの前輪増速の後一定時間の経過の後に水平制御に切替えられるために、この前輪増速による傾斜センサ(3)による誤検出の状態があったとしても、この影響を少なくすることができ、安定したローリング水平制御を行わせることができる。
【0006】
請求項3に記載の発明は、前記自動ローリング制御の切替は、このローリング制御作動を敏感にしたり鈍感にする感度切替可能に設けたことを特徴とするものである。このため感度切替機構等を設けることによって、制御感度を鈍感に作動させる状態に設定している場合にのみ、操向センサ(5)の切れ角による水平制御と平行制御との相互間の切替制御を行わせるように構成することができる。代掻き作業のように比較的高速走行しながら対地作業する場合においてのみ、平行制御に切替える切替制御を実行させることができ、ローリング制御作動の制御感度が鈍感に切替えられて、水平制御作動が動き過ぎないように平行制御に切替えられるため、誤作動を防止することができる。
【発明の効果】
【0007】
請求項1に記載の発明は、トラクタ作業機の高速走行時の操向旋回時では、自動ローリング制御において水平制御を一旦停止して平行制御に切替えると共に、この平行制御の状態で旋回して、次の直進作業走行行程に移行したことを十分に確認してから水平制御を再開させることができるもので、傾斜センサ(3)の検出に基づく誤作動を少なくすることができ、安定した自動ローリング制御による水平制御を行わせることができる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、前輪(6)増速により傾斜センサ(3)による検出状態は不安定となり易いが、この前輪(6)増速の切替後の一定時間が経過すると、傾斜センサ(3)の検出状態が安定するために、この一定時間経過後に水平制御に切替えることによって、正確で安定した傾斜センサ(3)の検出による水平制御を行わせることができる。
【0009】
請求項3に記載の発明は、代掻作業のように車速が早い等の作業状態において、水平制御が動き過ぎないようにする状態においてのみ、自動的に平行制御に切替えてを行わせることができる。これによって自動ローリング制御の誤作動を防止することができ、必要な水平制御をも行わせて的確で、安定したローリング制御を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図面に基づいて、トラクタ車体1は、前輪6と後輪11を軸装して、ボンネット12下のエンジンで駆動走行する四輪走行形態であって、ダッシュボード13上のステアリングハンドル14の操作によって前輪6を操向可能に構成している。フロア15の後部には運転席16設けている。
【0011】
作業機2は、車体1の後部にリフトアーム17で昇降されるロアリンク18やトップリンク19等のリンク機構を介して装着される。本実施例では、耕耘爪20を有した耕耘軸21を軸装して回転駆動することによって、土壌面を一定深さに耕耘するロータリ形態の耕耘装置としている。この耕耘装置の耕耘カバー22の後部には耕耘土壌面を均平するリヤカバー23を有する。耕深制御では、このリヤカバー23の上下揺動によって耕耘深さを検出する耕深センサとして、前記リフトアーム17を上下動させることによって、耕耘深さを一定の設定深さに維持するように制御させる。前記左右一対のロアリンク18とリフトリンク17との間を連結するリフトロッド24の左右何れか片側には、伸縮制御可能のローリングシリンダ25が設けられていて、このローリングシリンダ25の伸縮によって片側のリフトロッド19を伸縮させて、車体1に対する作業機2の左右の傾斜角を変更して、作業機2を左右水平状態に作動させたり、車体1と左右平行状態に作動することができる。又、この耕耘装置の後部にはリヤカバー23部を耕耘フレーム26に対して上下動するためのリヤカバーシリンダ27を設けて、前記均平圧を変更可能に構成している。又、前記作業機2は車体1後部のPTO軸28を介して連動する。
【0012】
このようなトラクタ作業機において、この発明に係るローリング制御装置は、トラクタ車体1の後側に作業機2を装着して走行しながら対地作業するトラクタ作業機において、車体1の左右傾斜角を検出する傾斜センサ3と、車速を検出する車速センサ4と、車体1の操向角を検出する操向センサ5等を有し、これら各センサ3、4、5の検出に基づいて、車体1に対して作業機2の連結姿勢を左右揺動させて水平状に維持制御する水平制御や、車体1と作業機2を左右平行状に維持制御する平行制御を行わせると共に、操向センサ5が一定以上の切り角を検出すると該水平制御を停止して平行制御を行わせ、この操向センサ5が一定以下の切り角を検出して一定時間経過すると該水平制御に復帰させる構成としている。
【0013】
トラクタを走行させながら作業機2による対地作業を行う場合に自動ローリング制御を行わせると、通常の直進作業走行行程では車体1が左右に揺動されると、この傾斜角度を傾斜センサ3が検出して作業機2を左右略水平状にローリング揺動させて、車体1の傾斜に拘らず、この作業機2を水平状の作業姿勢に維持するように水平制御が行われる。
【0014】
この直進作業行程が終って畦際での折返操向旋回行程に至ると、操向センサ3の一定以上の操向角の検出と(図2ステップ2)、車速センサ4による一定以上の高車速検出によって(同ステップ4)、これまでの水平制御が平行制御に切替えられ、水平制御が一旦停止された状態となる(同ステップ6)。この平行制御の状態で操向旋回を終えると操向センサ5により切り角検出角が一定以下になったことを検出することによって、このときから更に一定時間tの経過後において前記水平制御に復帰される(同ステップ7)。
【0015】
又、前記平行制御から水平制御への切替制御は、旋回時前輪6の回転を高める前輪増速の切りの後一定時間を経過した後に行わせることを特徴とするものである。トラクタ作業における作業走行において、畦際等における操向旋回時には、前輪6の回転速度を高速回転に切替えることによって旋回性を容易にすることができるが、これと共にこの前輪増速の後一定時間Tの経過の後に水平制御に切替えられるために、この前輪増速による傾斜センサ3による誤検出の状態があったとしても、この影響を少なくすることができ、安定したローリング水平制御を行わせることができる。
【0016】
更に、前記自動ローリング制御の切替は、このローリング制御作動を敏感にしたり鈍感にする感度切替可能に設けたことを特徴とするものである(図2ステップ3)。このため感度スイッチ34のような感度切替機構等を設けることによって、制御感度を鈍感に作動させる状態に設定している場合にのみ、操向センサ5の切れ角による水平制御と平行制御との相互間の切替制御を行わせるように構成することができる。代掻き作業のように比較的高速走行しながら対地作業する場合においてのみ、平行制御に切替える切替制御を実行させることができ、ローリング制御作動の制御感度が鈍感に切替えられて、水平制御作動が動き過ぎないように平行制御に切替えられるため、誤作動を防止することができる。
【0017】
前記自動ローリング制御のコントローラ31の入力側には前輪切れ角を検出する操向センサ5や、前輪増速を入り、切りするための前輪増速スイッチ32、ローリング制御を水平制御と平行制御に切替える自動ローリング切替スイッチ33、この自動水平制御における制御感度を敏感、鈍感に切替える感度スイッチ34、車体1の走行車速を検出する車速センサ4、作業機2の左右傾斜角を指定して作業するとき等の傾きを設定する傾き調整ダイヤル35、車体1の走行時における左右傾斜角を検出する傾斜センサ3、及び、前記ローリングシリンダ25の制御伸縮長さを検出するストロークセンサ36等を設けている。
【0018】
一方、出力側には、前記前輪増速するための切替機構を電磁的に作動するための前輪増速ソレノイド37、左・右後輪11のブレーキを電磁的に制動するための左・右ブレーキソレノイド38,39、及び、前記ローリングシリンダ25の油圧回路における制御弁を電磁的に開閉してこのシリンダを伸び側へ作動させる伸びソレノイド40や、縮み側へ作動させる縮みソレノイド41等を設ける。ここにおいて、このコントローラ31にはタイマーや、メモリー等を有して、各制御行程に応じて必要な異なる種々の適宜時間を設定しているが、特に具体的時間を記載する場合を除いて、「一定時間」として記載したものである。
【0019】
トラクタ車体1のステアリングハンドル14、又は前輪6の左右方向の切り角に従って各作動のタイミング位置を示すと、図3のように直進方向Aを中心として、左右両側にこの直進範囲Bの領域を定め、この外側に水平制御から平行制御への切替位置Cを定め、又この外側に左右前輪6が増速される前輪増速位置Dを定め、最外側に左右ブレーキの制動されるブレーキ位置Eを設定している。
【0020】
前記ステアリングハンドル14を一定以上に操向しての自動ローリング制御の流れは、図2のように操向センサ3の検出による前輪6の切れ角が一定以上であり、感度スイッチ34が鈍感位置にあり、かつ、車速センサ4による車速が一定以上にあることを条件として自動的に水平制御から平行制御に切替えられる。そして、この平行制御中において、前輪切れ角が直進範囲になってから、更に一定時間(例えば0.5秒)にわたりこの直進状態が継続経過すると、自動的に平行制御から水平制御に切替えられる。
【0021】
前記のような前輪切れ角が一定以上になることによって、自動水平制御から平行制御へ自動的に切替えられることによって、一般的には操向旋回制御時における傾斜センサ3が横方向の重力による誤検出により誤作動し易いものであるが、このようなときは、作業機2が水平制御による状態から車体1と平行状態になるために、制御の誤作動で作業機2としてのロータリ耕耘装置が傾いてしまうようなことが無くなる。
【0022】
そして、この作業機2と車体1を平行状に保持する制御は、直進検出状態から左、或いは右の操向旋回方向に一定角度以上に変化したとき、直ちに自動水平制御を平行制御に切替えるものであり、その角度は前輪増速するタイミングよりもやや早いタイミングで切替えられるものである。
【0023】
この平行に保持している状態を自動水平に切替えるタイミングは、操向センサ5が一定以上の切り角を検出している状態から前進方向に戻され、水平制御から平行制御に切替えられた角度よりも直進側に戻されて(略直進状態検出)、一定時間経過した後、平行から自動水平制御に切替えられる。通常の制御では、自動水平制御から平行制御へ切替えたときや、平行制御から自動水平制御へ戻したときは、傾斜センサ3の誤検出状態が解消されていない場合があって、作業機2が余分なローリング作動をしてしまうことがあるが、前記のように、直進状態になり、更に約0.5秒程度経過してから自動水平制御に復帰させることによって、余分な誤作動をしなくなる。
【0024】
前記のように、前輪切り角によって水平制御から平行制御への切替えは、車速が一定の車速以上早い場合にのみ作動するように設定している。このため車速が遅い場合は、傾斜センサ3が横向きの重力を受けたときの影響を受け難いため自動水平状態を維持する。
【0025】
又、前記ローリング制御において、自動水平制御には制御作動を敏感に動かしたり鈍感に動かしたりするための感度切替機構を設け、これを鈍感に動かす状態に設定している場合においてのみ、操向センサ5の切れ角による水平制御と平行制御の相互間の切替制御を行うため、代掻作業や、車速の早い作業等において、水平姿勢が動き過ぎない方が好ましい状態のときのみ、この平行制御への切替を行わせて、誤作動を防止し易くなる。
【0026】
又、前記平行制御から水平制御に復帰するタイミングは、前輪増速の切り後一定時間tの経過後とするものである。このため、この前輪増速が入りになるときは、操向旋回速度が急に速くなって、傾斜センサ3への横方向への加速度が大きくなって、水平制御に誤作動を起し易く、この前輪増速の切りの後も傾斜センサ3は応答遅れによる影響が残っており誤作動し易いものであるが、この構成によってこのような誤作動を少なくすることができる。
【0027】
図5において、前記トラクタ作業機2としてロータリ耕耘装置を装着して耕耘作業の耕深制御、均平制御、及びローリング制御等の他に、車体1の後進時にロータリ耕耘装置を自動的に上昇させるバックアップ制御を行わせることがある。このバックアップ制御を切りにして後進位置にしたとき、前記リヤカバー23によるリヤカバーセンサ45の検出値が最下端基準値よりも深い側を検出しているときは、リヤカバーセンサ45が最下端基準値付近になるまで作業機2を上昇させるように構成する。このように構成することによって、リヤカバー23が土壌中に入ったままの状態で後進しないようにして、このリヤカバー23の破損を防止するものである。
【0028】
リヤカバーセンサ45の作動方向が、深くなるに伴ってセンサ45の検出値が減少する場合において、例えばリヤカバー23の基準値が980で、センサ45の検出値が700とすれば、センサ検出値>(980−20)になるまでリフトシリンダ46、及びリフトアーム17を介して作業機2が上昇される。この高さ上限位置を、作業機2の下降速を減速するデセラ制御の設定高さを基準にする上げ出力中で、リフトアーム17の上げ角度を検出するリフトアームセンサ47の検出値がデセラポイントの高さ以上を検出しているとき、作業機2の上げ出力を停止させる。これによってリヤカバー23の異常検出があっても作業機が上昇し続けることが無くなる。
【0029】
又、前記バックアップ制御において、耕深制御が切りに設定されていても、リヤカバーセンサ45が検出可能なときは、このバックアップ制御が実行される(図6)。
なお、図6において、前記耕深制御を切りにしてポジション制御中に、この耕深を入りにしたとき、作業機2を昇降させる昇降制御は一時停止して、エンジン始動時にリフトレバーを操作しても作業機2は昇降しないで安全になるが、その後耕深調整ダイヤルの指示値がリヤカバー23のセンサ45値と一致した場合は、昇降制御の一時停止が解除されるように構成している。一般に、リフトレバーを上げ下げすると作業機2が土壌中から出る可能性があり、その部分だけ圃場表面に凸凹が発生する可能性が多くなるが、該ポジション制御から耕深制御に切替えた場合には、圃場表面の凸凹が殆ど無くなると共に、リフトレバーを上げ下げする手数を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】ローリング制御等のブロック図。
【図2】そのローリング制御部のフローチャート。
【図3】その各制御作動タイミング位置を示すタイミング図。
【図4】そのトラクタ作業機の側面図。
【図5】バックアップ制御のフローチャート。
【図6】ポジション制御のフローチャート。
【符号の説明】
【0031】
1 車体
2 作業機
3 傾斜センサ
4 車速センサ
5 操向センサ
6 前輪




 

 


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