| 【発明の名称】 |
トラクタ |
| 【発明者】 |
【氏名】岡 田 悟
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| 【要約】 |
【課題】ハンチングの発生を抑制し、応答性を良好とさせた対地作業機の水平制御を可能とさせる。
【解決手段】対地作業機（１４）を左右傾斜調節自在に水平制御部材（４７）を介して装設させるトラクタ（１）において、左右傾斜動作を検出する角速度センサ（５９）と傾斜センサ（６０）を本機の略中央に設け、これら角速度センサ（５９）及び傾斜センサ（６０）の検出出力に基づいて水平制御部材（４７）を動作させて対地作業機（１４）を水平維持する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 対地作業機を左右傾斜調節自在に水平制御部材を介して装設させるトラクタにおいて、左右傾斜動作を検出する角速度センサと傾斜センサを本機の略中央に設け、これら角速度センサ及び傾斜センサの検出出力に基づいて水平制御部材を動作させて対地作業機を水平維持するように構成したことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】 水平制御部材として油圧式ストロークシリンダを用いて、ストロークシリンダを目標値に伸縮制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載のトラクタ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耕耘作業を行う耕耘ロータリ作業機またはプラウなどの対地作業機を牽引するトラクタに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】従来、耕耘ロータリ作業機またはプラウなどの対地作業機を昇降自在に装設して耕耘作業を行うとき、左右傾斜動作を傾斜センサによって検出し、対地作業機を略水平に保つが、実際の傾斜動作に対して水平制御動作が遅れ易い不具合がある。また水平制御動作の応答性を高めるため、制御速度（シリンダ速度）を速めた場合などには、ハンチングが発生し易く制御が不安定なものとなる欠点があった。
【０００３】
【課題を解決するための手段】然るに、本発明は、対地作業機を左右傾斜調節自在に水平制御部材を介して装設させるトラクタにおいて、左右傾斜動作を検出する角速度センサと傾斜センサを本機の略中央に設け、これら角速度センサ及び傾斜センサの検出出力に基づいて水平制御部材を動作させて対地作業機を水平維持するもので、例えば本機の緩慢な傾斜動作時には傾斜センサの検出出力に応じた遅い制御速度で水平制御部材を動作させ、また本機の急激な傾斜動作時には角速度センサの検出出力に応じた速い制御速度で水平制御部材を動作させて、ハンチングの発生を抑制し且つ応答性を良好とさせた高精度な水平制御を可能とさせるものである。
【０００４】また、水平制御部材として油圧式ストロークシリンダを用いて、ストロークシリンダを目標値に伸縮制御するもので、本機と作業機間のリンク機構などに容易且つコンパクトにストロークシリンダの組込みが行えると共に、例えばその駆動にオンオフ弁（パルス制御）を用いることによって多段階に、また電磁比例弁を用いることによって無段階にストロークシリンダを動作させて、傾斜センサ及び角速度センサなど各種条件に適した速度での制御を可能とさせて、制御の一層の高精度化を図るものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。図１は耕耘制御回路図、図２は全体の側面図、図３は同平面図、図４は耕耘ロータリ作業機部の側面図、図５は同背面説明図である。図中（１）は走行車であるトラクタであり、エンジン（２）を内設させるボンネット（３）両側に左右の前走行輪（４）（４）を装設させ、前記ボンネット（３）後部に操向ハンドル（５）を設け、該ハンドル（５）後方に運転席（６）を設置させ、運転席（６）両側外方に左右の後走行輪（７）（７）を装設させると共に、運転席（６）前側のステップ（８）に左右ブレーキペダル（９）（９）及びクラッチペダル（１０）を配設させ、作業者が運転席（６）に座乗して走行移動するように構成している。
【０００６】また、前記走行輪（４）（７）を駆動するミッションケース（１１）にロワリンク（１２）及びトップリンク（１３）を介して耕耘ロータリ作業機（１４）を取付け、該作業機（１４）をトラクタ（１）後側に昇降自在に装設させるもので、走行主変速レバー（１５）と、前記作業機（１４）を手動操作で昇降させるポジションコントロールレバー（１６）と、前記作業機（１４）を非作業上昇位置及び耕耘作業下降位置にワンタッチ動作で昇降させる昇降スイッチ（１７）を、運転席（６）の右側に配置させると共に、走行副変速レバー（１８）と、前記作業機（１４）への出力を変更させるＰＴＯ変速レバー（１９）を、運転席（６）の左側に配置させる。
【０００７】さらに、前記作業機（１４）の中央にギアボックス（２０）を配置し、トラクタ（１）のＰＴＯ軸（２１）から動力を伝えると共に、前記ギアボックス（２０）側面より両側方にビーム（２２）を突出し、該ビーム（２２）のそれぞれの中途部に支持プレート（２３）を固設し、該支持プレート（２３）の前端にはロワリンク（１２）を連結させ、支持プレート（２３）後端にはデプスフレーム（２４）の前端を枢支し、該デプスフレーム（２４）後端側に左右尾輪（２５）（２５）を設けている。
【０００８】前記ビーム（２２）の外側端にチェーンケース（２６）上部とサイドサポート（２７）上部が固設され、該チェーンケース（２６）下部とサイドサポート（２７）下部の間に耕耘爪軸（２８）が横架され、該耕耘爪軸（２８）上にナタ爪よりなる多数のロータリ爪（２９）…が側面視で放射状に植設されると共に、該ロータリ爪（２９）の回転軌跡上方がロータリカバー（３０）によって覆われ、両側はサイドカバー（３１）によって覆われている。そして、該耕耘爪軸（２８）はギアボックス（２０）内のギア、ビーム（２２）内の伝動軸、チェーンケース（２６）内のスプロケット及びチェーンを介して駆動され、ロータリ爪（２９）…が回転されることによって耕耘ができると共に、ハンドル（３２）の回転操作によって耕耘爪軸（２８）軸芯を中心にロータリカバー（３０）を前後に回転させることができるようにしている。
【０００９】そして、前記ビーム（２２）に固定するプレート（３３）を前方に突設させ、該プレート（３３）前端に支持杆（３４）が横架され、該支持杆（３４）に取付プレート（３５）が固定され、該取付プレート（３５）に切断刃（３６）の上部が固定されている。なお、切断刃（３６）を左右幅方向でロワーリンク（１２）より機外側方に４本装着すると共に、切断刃（３６）の中間部は後方に湾曲させ、前後に傾斜させる切断刃（３６）の直線形下部を前記ロータリ爪（２９）の回転軌跡の前部内に後傾形に臨ませている。つまり、側面視において切断刃（３６）の下部がロータリ爪（２９）の回転軌跡の前部でオーバーラップするように配置させると共に、切断刃（３６）とこれに隣り合うロータリ爪（２９）の左右方向間隔は狭くして残耕ができないようにしている。但し、外側２本の切断刃（３６）（３６）はロータリ爪（２９）と偏心爪（３７）の間に設ける。また、切断刃（３６）の後面とロータリカバー（３０）の間には仕切板（３８）が配設されている。即ち、該仕切板（３８）は切断刃（３６）の背面に固設されており、仕切板（３８）をロータリカバー（３０）に接近させて、藁や雑草等が入り込み絡み付かないようにしている。また、仕切板（３８）は三角形状に構成されて、上部の辺はロータリカバー（３０）の内側の形状に合わせ、前部の辺は切断刃（３６）の後面の形状に合わせて密着して固定できるようにし、後部の辺は円弧状として藁等を下方へ導く形状としている。そして、仕切板（３８）の幅（板厚）は切断刃（３６）の幅より狭くして、藁や雑草等が絡みつかないようにしている。
【００１０】さらに、ロータリ爪（２９）上側のロータリカバー（３０）後端に第１支点軸（３９）を介して鋼板製第１リヤカバー（４０）を上下方向に揺動自在に連結させ、第１リヤカバー（４０）後端にゴム製第２リヤカバー（４１）前端を固定させ、下方に均し空間（４２）を形成する第２リヤカバー（４１）後端に鋼板製第３リヤカバー（４３）前端を固定させるもので、ロータリ爪（２９）の回転軌跡上端と略同じ高さまたはそれ以上に高い位置に第１支点軸（３９）を取付け、耕耘作業時に第１支点軸（３９）を中心にリヤカバー（４０）（４１）（４３）が上昇することにより、ロータリ爪（２９）の回転軌跡後方でリヤカバー（４０）（４１）（４３）下方に大きな面積の均し空間（４２）が形成され、リヤカバー（４０）（４１）（４３）によって前方に押す土がロータリ爪（２９）の土跳ね上げ部に至るのを防止し、高速走行での耕耘作業によるロータリ爪（２９）の耕耘負荷増加を防止するもので、耕耘作業時、ロータリ爪（２９）が地上に抜出する地点（Ａ）を中心とする半径の円弧線上に、リヤカバー（４０）（４１）（４３）が耕土によって持上げられて配置され、ロータリ爪（２９）の回転軌跡の面積の約５０パーセント以上の大きさの均し空間（４２）をロータリ爪（２９）回転軌跡後側とリヤカバー（４０）（４１）（４３）の間に形成させ、細かい土塊または軽い土塊など小形物がロータリ爪（２９）によってロータリカバー（４０）（４１）下面の高位置に飛散され、大きい土塊または重い土塊または切り株（稲株）など大形物がロータリ爪（２９）によって低い位置に飛散され、ロータリ爪（２９）の飛散による比重分離作用によって小形物が上層となり、また大形物が下層となり、上層の小形物がリヤカバー（４１）（４３）によって均平にされる。従って、大形物によって培土内部の通気性及び通水性が良好に保たれると共に、播種または苗移植に適した状態に培土表層部が小形物によって形成される。
【００１１】さらに、前記耕耘爪軸（２８）を中心に同一円周上に９０度の間隔で４本のロータリ爪（２９）…を取付け、各ロータリ爪（２９）先端側を交互に左右方向に向けて湾曲させ、耕耘爪軸（２８）の直交平面上で４本１列のロータリ爪（２９）…を耕耘爪軸（２８）軸芯線方向に複数列設けるもので、左右方向で対向させるロータリ爪（２９）（２９）の先端軌跡間に間隙を設け、ロータリ爪（２９）の左右側方湾曲幅を先端軌跡間隙の約２倍の大きさとし、左右方向のロータリ爪（２９）（２９）基端間隔が先端軌跡間隙の約５倍の大きさになるようにロータリ爪（２９）を形成している。また、前記ロータリ爪（２９）は土を切取った後に掬取る形状に湾曲させ、ロータリ爪（２９）の先端湾曲部の水平分力により土を横方向に押移動させる力並びにロータリ爪（２９）の弾力変形の横方向の反撥力により掬取り土を耕耘爪軸（２８）軸芯と略平行な横方向に押出し、左右ロータリ爪（２９）（２９）先端軌跡間隙の残耕となる部位の土を破砕させ、残耕が形成されるのを防ぐ構造としたもので、従来のロータリ爪取付け本数の約７０パーセントの本数のロータリ爪（２９）…を取付け、ロータリ爪（２９）の回転速度を従来の回転速度（１分間に約２００〜４００回転）と略同一とし、トラクタ（１）の走行速度を従来の走行速度（１秒間に約０．５メートル）の約２倍とし、従来に比べて耕耘負荷を増大させることなく、作業能率を約２倍にして耕耘作業を行えるように構成している。また、前記ロータリ爪（２９）の土中突入地点に対し側面視で重複する位置で前記切断刃（３６）を土中に突入させ、切断刃（３６）の土中突入部を後方傾斜支持させ、かつ切断刃（３６）の左右両面を幅を有する偏平面で形成し、牽引により切断刃（３６）が土中に進入する下向きの力と、切開される土が復元力によって切断刃（３６）側面に圧接する力が、切断刃（３６）の抜出し抵抗力として発生し、ロータリ爪（２９）の土中突入抵抗の反力と略等しいか若干大きい切断刃（３６）の抜出し抵抗力により、土中突入抵抗の反力によって耕耘ロータリ作業機（１４）全体が上方に持上げられるのを防ぎ、ロータリ爪（２９）が土中突入によって発生する衝撃を緩和させるように構成している。なお、耕耘爪軸（２８）後方側では、リヤカバー（４０）（４１）（４３）の均平力の反力（持上げ力）に対向してロータリ爪（２９）抜出し力の反力が発生し、各反力の均衡によって耕耘姿勢を安定させる。
【００１２】さらに、前記ミッションケース（１１）上面に設ける油圧リフトの左リフトアーム（４４）にリフトロッド（４５）を介して左ロワーリンク（１２）を連結させると共に、右リフトアーム（４６）に右ロワーリンク（１２）を油圧式ローリングシリンダ（４７）によって連結させ、右リフトアーム（４６）を定位置に固定させた状態でローリングシリンダ（４７）のピストン（４８）出入により右ロワーリンク（１２）を上下に揺動させ、圃場耕盤と略平行になるようにロータリ作業機（１４）を左右に傾斜調節するもので、前記ピストン（４８）の出入量を検出するストロークセンサ（４９）を設け、トラクタ（１）に対する作業機（１４）の左右傾斜状態並びに傾斜調節量などを検出させるように構成している。
【００１３】さらに、図１に示す如く、マイクロコンピュータで形成する耕耘コントローラ（５０）にエンジン（２）の負荷検出手段である電子ガバナコントローラ（５１）を接続させるもので、エンジン（２）の回転数を変更するラックアクチュエータ（図示省略）などを有する電子ガバナ（５２）と、作業者が操作するアクセルレバーまたはペダル（図示省略）の操作量を検出するポテンショメータ型アクセルセンサ（５３）と、エンジン（２）の回転数を検出するピックアップ型回転センサ（５４）を、前記電子ガバナコントローラ（５１）に接続させ、電子ガバナ（５２）制御によってエンジン（２）の回転数を変化させて走行速度を略一定に維持すると共に、エンジン（２）の負荷基準値を設定する負荷設定器（５５）を前記耕耘コントローラ（５０）に入力接続させ、ロワリンク（１２）を介し作業機（１４）を昇降させる油圧昇降シリンダ（５６）の電磁式昇降バルブ（５７）に前記コントローラ（５０）を出力接続させ、電子ガバナコントローラ（５１）のエンジン（２）負荷検出によって昇降バルブ（５７）を自動制御して作業機（１４）のトラクタ（１）に対する支持高さを可変させ、作業機（１４）の耕耘深さを調節制御するように構成している。
【００１４】さらに、前記コントロールレバー（１６）の作業機（１４）下降操作によってオンになるポジションスイッチ（５８）と、トラクタ（１）の左右傾斜動作の回転速度（角速度）を検出する振動或いは光ファイバー型ジャイロなど角速度センサ（５９）と、トラクタ（１）の左右傾斜動作（傾斜角度）を検出する本機傾斜センサ（６０）と、前記作業機（１４）の左右傾斜動作（傾斜角度）の基準値を設定する傾斜設定ボリウム（６１）と、前記ストロークセンサ（４９）と、ローリングシリンダ（４７）を作動させる電磁式油圧ローリングバルブ（６２）を、耕耘コントローラ（５０）に接続させ、前記各センサ（５９）（６０）の検出結果に基づき、コントローラ（５０）からの左上げまたは右上げローリング駆動パルス信号出力などによりローリングバルブ（６２）を作動させ、ローリングシリンダ（４７）をパルス駆動などによって作動させ作業機（１４）の左右傾斜を修正するもので、トラクタ（１）が左右に傾動したとき、作業機（１４）の左右傾斜角度を傾斜センサ（６０）〜（６３）によって検出させると共に、トラクタ（１）の左右傾斜速度を角速度センサ（５９）によって検出させ、作業機（１４）の水平制御を自動的に行わせるように構成している。
【００１５】また、図２，図３から明らかなように、トラクタ（１）の前後方向機体中心線上で後走行輪（７）の車軸軸芯線の略直上にセンサ台（６３）を介して前記角速度センサ（５９）と本機傾斜センサ（６０）を固定させるもので、対地作業機である耕耘ロータリ作業機（１４）を左右傾斜調節自在に水平制御部材であるローリングシリンダ（４７）を介して装設させるトラクタ（１）において、左右傾斜動作を検出する角速度センサ（５９）と傾斜センサ（６０）を本機の略中央に設け、傾斜センサ（６０）によって左右傾斜動作を左右均等に検出させると共に、角速度センサ（５９）と傾斜センサ（６０）を同一部位に取付け、自動制御の簡略化並びに取付け構造のコンパクト化及びコスト低下などを図れるように構成している。
【００１６】また前記ローリングバルブ（６２）としては、駆動パルス信号により多段階的にシリンダ（４７）を駆動するオン・オフ弁や、電磁信号により無段階的にシリンダ（４７）を駆動する電磁比例弁などを用いて、パルス信号の駆動デューティや電磁量制御によって制御速度（シリンダ（４７）速度）を任意に変更可能とさせるものである。
【００１７】本実施例は上記の如く構成するもので、図６のフローチャートに示す如く、ポジションコントロールレバー（１６）の作業機（１４）下げ操作によってポジションスイッチ（５８）がオンになり、昇降バルブ（５７）制御によって昇降シリンダ（５６）が下降動作し、作業機（１４）を着地させるもので、従来、例えば爪軸（２８）１回転当りの爪本数を１本で、爪軸回転数略１７０ｒｐｍ、車速０．５ｍ／ｓの作業条件で行われる作業を、爪軸（２８）１回転当りの爪本数を２本として、爪軸回転数略１７０ｒｐｍ、車速１〜１．５ｍ／ｓの作業条件で行うことにより、走行速度を従来の略２倍以上に高速にし、作業能率を大巾に向上させるものである。
【００１８】また、角速度センサ（５９）で検出される本機の左右方向に傾く速度の一定以上となる本機が急速に傾くとき、一定以下の本機が緩慢に傾くときには、これに対応した速度でローリングシリンダ（４７）を動作させて水平制御を行うもので、角速度が一定以下のときには傾斜センサ（６０）とストロークセンサ（４９）の関係に基づいて、また角速度が一定以上のときには角速度センサ（５９）とストロークセンサ（４９）の関係に基づいてシリンダ（４７）の駆動制御が行われる。
【００１９】而して、図７にも示す如く、角速度が一定以下となる緩慢に本機が傾く場合には、傾斜センサ（６０）の出力変化に応じたストローク目標値に、ストロークセンサ（４９）の出力が一致するようにシリンダ（４７）の駆動制御が行われて、遅い制御速度で作業機（１４）の左右水平が保たれる一方、図８にも示す如く角速度が一定以上となる急激に本機が傾く場合には、角速度センサ（５９）の出力変化に応じたストローク変化率の目標値に、ストロークセンサ（４９）の出力変化率（ｖｓ／ｔ）が一致するようにシリンダ（４７）の駆動制御が行われて、速い制御速度で作業機（１４）の左右水平が保たれる。
【００２０】このように本機の緩慢な傾斜動作には遅い制御速度で、また本機の急激な傾斜動作には速い制御速度で水平制御を行って、ハンチングの発生を抑制し、且つ応答性を良好させた高精度な水平制御を可能とさせるものである。また油圧式のローリングシリンダ（４７）の駆動をオン・オフ弁（パルス制御）或いは電磁比例弁を用いて多段階或いは無段階に行うことによって、ローリングシリンダ（４７）のシリンダ速度の任意調整も容易に可能とさせて、この制御の一層の高精度化が図れる。
【００２１】なお、角速度センサ（５９）に基づく水平制御と傾斜センサ（６０）に基づく水平制御の移行間に、角速度センサ（５９）及び傾斜センサ（６０）の両方の検出値に基づくファジイ推論などによる制御を介在させても良く、またこれら角速度センサ（５９）及び傾斜センサ（６０）の両方によるファジイ推論などの制御のみで作業機（１４）の水平維持を図っても良い。
【００２２】さらに、角速度センサ（５９）に換え加速度センサを用いて、その積分値（加算値）に基づいて水平制御を行う構成でも良い。
【００２３】また、前記負荷設定器（５５）値入力と、ガバナコントローラ（５１）のエンジン（２）負荷入力により、エンジン（２）の負荷が適正になるように、作業機（１４）を昇降させて耕深を変更する昇降バルブ（５７）制御と、エンジン（２）の出力を増減させる電子ガバナ（５２）制御が自動的に行われるもので、エンジン（２）を適正負荷で運転し乍ら、作業機（１４）を水平に保って高速走行による耕耘作業を行わせるものである。
【００２４】
【発明の効果】以上実施例から明らかなように本発明は、対地作業機（１４）を左右傾斜調節自在に水平制御部材（４７）を介して装設させるトラクタ（１）において、左右傾斜動作を検出する角速度センサ（５９）と傾斜センサ（６０）を本機の略中央に設け、これら角速度センサ（５９）及び傾斜センサ（６０）の検出出力に基づいて水平制御部材（４７）を動作させて対地作業機（１４）を水平維持するものであるから、例えば本機の緩慢な傾斜動作時には傾斜センサ（６０）の検出出力に応じた遅い制御速度で水平制御部材（４７）を動作させ、また本機の急激な傾斜動作時には角速度センサ（５９）の検出出力に応じた速い制御速度で水平制御部材（４７）を動作させて、ハンチングの発生を抑制、且つ応答性を良好とさせた高精度な水平制御を可能とさせることができるものである。
【００２５】また、水平制御部材（４７）として油圧式ストロークシリンダ（４７）を用いて、ストロークシリンダ（４７）を目標値に伸縮制御するものであるから、本機と作業機（１４）間のリンク機構などに容易且つコンパクトにストロークシリンダ（４７）の組込みが行えると共に、例えばその駆動にオンオフ弁（パルス制御）を用いることによって多段階に、また電磁比例弁を用いることによって無段階にストロークシリンダを動作させるなどして、傾斜センサ（６０）及び角速度センサ（５９）や各種条件に適した速度での制御を可能とさせて、制御の一層の高精度化を図ることができるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６８５１
【氏名又は名称】ヤンマー農機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１２月１６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】藤原 忠治
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６８９０７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月２９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３６４１８５ |
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