トップ :: A 生活必需品 :: A01 農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業




【発明の名称】 作業機における姿勢制御装置
【発明者】 【氏名】大西　満輝
【住所又は居所】大阪市北区茶屋町１番３２号　ヤンマー農機株式会社内
【要約】 【課題】構成をあまり複雑化することなく、作業機の走行状態を確実に捕捉（把握）できるようにした姿勢制御装置を提供する。

【解決手段】コントローラ７５には、左右両傾斜センサ４３ａ，４３ｂ及び左右両車速センサ４２ａ，４２ｂの検出値と、左右両傾斜センサ４３ａ，４３ｂにおける振子の角速度との関係を示す一対の関係式を予め記憶させたＥＥＰＲＯＭ７６を備えている。コントローラ７５は、前記一対の関係式に基づいて走行機体が直進状態かまたは旋回状態かを判断する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機体に対して左右の走行部を互いに独立的に昇降させる昇降駆動手段と、前記左右走行部に対する前記走行機体の相対高さを検出する車高センサと、前記走行機体の左右傾斜角度を検出する左右一対の傾斜センサと、前記各センサの検出値に基づいて前記各昇降駆動手段を作動させることにより前記走行機体の水平姿勢制御または車高自動制御を実行する制御手段とを備えた作業機において、
前記走行機体には、その走行速度を検出する左右一対の車速センサを備える一方、
前記制御手段には、前記各傾斜センサ及び前記各車速センサの検出値と、前記各傾斜センサにおける可動体の角速度との関係を示す一対の関係式を予め記憶させた記憶手段を備えており、
前記制御手段は、前記一対の関係式に基づいて、前記走行機体が直進状態かまたは旋回状態かを判断することを特徴とする作業機における姿勢制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記一対の関係式から得られる演算結果が旋回状態を示していること、刈取前処理装置に設けた穀稈通過センサが切り状態であること、前記刈取前処理装置に対する動力継断用の刈取クラッチが切り状態であること、及び前記走行機体を操向操作する操向手段で旋回操作をしていることという四つの条件を全て満たした場合は、前記走行機体が旋回状態にあると判断することを特徴とする請求項１に記載した作業機における姿勢制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記走行機体が旋回状態にあると判断した場合には、前記水平姿勢制御または車高自動制御を実行しないように制御することを特徴とする請求項１または２に記載した作業機における姿勢制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記走行機体が直進状態にあると判断した場合には、前記水平姿勢制御または車高自動制御を実行するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載した作業機における姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインやトラクタ等の農作業機、クレーン車等の特殊作業用車両または乗用車のような作業機における姿勢制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンバイン等の農作業機は、走行機体を農作業に適した車高（左右走行部に対する走行機体の相対高さ）とし、かつ重力方向（鉛直方向）に対して略水平な姿勢に維持する車高自動制御を実行できるように構成されている。
【０００３】
この場合、走行機体は剛体とみなせるので、走行機体の左右傾斜角度（傾斜の程度）を検出するには、振子式等の傾斜センサが一つあれば十分である。
【０００４】
しかし、傾斜センサとして振子や球体等の可動体を有するものを採用した場合は、例えば平坦な圃場内であっても走行機体が回行（旋回）すると、傾斜センサの可動体に旋回半径外向きの遠心力が作用し、この遠心力によって振子が旋回半径外向きに傾斜する。
【０００５】
このため、前記従来の構成では、車高自動制御の実行中に走行機体が旋回すると、遠心力による可動体の傾斜角度に応じて走行機体を誤って傾斜させるという問題があった。
【０００６】
そこで、本願出願人は、走行機体が旋回時に誤って傾斜することを防ぐだけでなく、前述した遠心力の作用を逆に利用できないかと考えた結果、特開平１１−１１３３５８号公報において、走行機体の左右両側に傾斜センサを設け、当該一対の傾斜センサにおける検出値の差を見て、走行機体が現在旋回中か否かを判別し、旋回中と判断した場合は車高自動制御を禁止することによって走行機体を円滑に旋回動させることを提案した。
【０００７】
図１３に示す左旋回時の態様を例に説明する。ここで、走行機体８１の左右両側（左右各走行クローラ８２の上方）に配置した傾斜センサ８３ａ，８３ｂは振子式のものであり、可動体としての両振子８４，８４は同一の長さで、その重り８５，８５の質量も同一とする。
【０００８】
図１３（ａ）に示すように、走行機体８３ａが左旋回すると、両傾斜センサ８３ａ，８３ｂの振子８４，８４に、旋回半径外向きの遠心力ＦＬＯ，ＦＲＯが作用する。
【０００９】
これら各遠心力ＦＬＯ，ＦＲＯは、各振子８４の重り８５の質量ｍと加速度αＬＯ，αＲＯとの積で表され、加速度αＬＯ，αＲＯは、走行機体８１の旋回中心Ｏから各傾斜センサ８３ａ，８３ｂまでの距離ｒＬＯ，ｒＲＯ（以下、センサ旋回半径という）と、角速度ωＬＯ，ωＲＯの二乗との積で表される。すなわち、各遠心力ＦＬＯ，ＦＲＯは以下の式のように表される。
【００１０】
ＦＬＯ＝ｍ×αＬＯ＝ｍ×ｒＬＯ×ωＬＯ２　…▲１▼
ＦＲＯ＝ｍ×αＲＯ＝ｍ×ｒＲＯ×ωＲＯ２　…▲２▼
両傾斜センサ８３ａ，８３ｂの角速度ωＬＯ，ωＲＯが近似していると仮定した場合は、遠心力ＦＬＯ，ＦＲＯはセンサ旋回半径ｒＬＯ，ｒＲＯに比例する。また、遠心力ＦＬＯ，ＦＲＯは、各振子８４の傾斜角度に応じて検出される電圧値ＤＬＯ，ＤＲＯに比例する。
【００１１】
例えば左旋回の場合は、右側のセンサ旋回半径ｒＲＯの方が左側のセンサ旋回半径ｒＬＯよりも大きいので、右傾斜センサ８３ｂの遠心力ＦＲＯの方が左傾斜センサ８３ａの遠心力ＦＬＯよりも大きくなる（ＦＬＯ＜ＦＲＯ）。その結果、右傾斜センサ８３ｂが検出する電圧値ＤＲＯの方が左傾斜センサ８３ａが検出する電圧値ＤＬＯよりも大きくなる（ＤＬＯ＜ＤＲＯ）。
【００１２】
すなわち、角速度ωＬＯ，ωＲＯが近似していると仮定した場合は、走行機体８１が旋回すると、両傾斜センサ８３ａ，８３ｂの電圧値ＤＬＯ，ＤＲＯ間に差が生ずることになる。
【００１３】
そこで、これら両電圧値の差｜ＤＬＯ−ＤＲＯ｜を求めて、この差｜ＤＬＯ−ＤＲＯ｜が０（零）に近い基準値Ｚ以上（｜ＤＬＯ−ＤＲＯ｜≧Ｚ）であれば、走行機体８１は旋回中であると判断されるのである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各傾斜センサ８３ａ，８３ｂの角速度ωＬＯ，ωＲＯは、各傾斜センサ８３ａ，８３ｂ位置での速度ｖＬＯ，ｖＲＯをセンサ旋回半径ｒＬＯ，ｒＲＯで割った値となる。
【００１５】
ωＬＯ＝ｖＬＯ／ｒＬＯ…▲３▼
ωＲＯ＝ｖＲＯ／ｒＲＯ…▲４▼
▲３▼式を▲１▼式に、▲４▼式を▲２▼式に代入すると、遠心力ＦＬＯ，ＦＲＯと、速度ｖＬＯ，ｖＲＯ及びセンサ旋回半径ｒＬＯ，ｒＲＯとの関係は、以下のように表される。
【００１６】
ＦＬＯ＝ｍ×ｖＬＯ２　／ｒＬＯ…▲５▼
ＦＲＯ＝ｍ×ｖＲＯ２　／ｒＲＯ…▲６▼
▲５▼及び▲６▼式から理解できるように、遠心力ＦＬＯ，ＦＲＯは、傾斜センサ８３ａ，８３ｂ位置での速度ｖＬＯ，ｖＲＯの二乗に比例し、センサ旋回半径ｒＬＯ，ｒＲＯに反比例する。しかも、傾斜センサ８３ａ，８３ｂ位置での速度ｖＬＯ，ｖＲＯは、旋回時には当然に異なった値となっている。
【００１７】
このため、実際の旋回時には、傾斜センサ８３ａ，８３ｂ位置での速度ｖＬＯ，ｖＲＯとセンサ旋回半径ｒＬＯ，ｒＲＯとの値の組合せによって、走行機体８１が旋回中であっても、両傾斜センサ８３ａ，８３ｂの電圧値ＤＬＯ，ＤＲＯの差｜ＤＬＯ−ＤＲＯ｜が基準値Ｚよりも小さくなり得る（｜ＤＬＯ−ＤＲＯ｜＜Ｚ）。
【００１８】
しかし、前記先行技術例では、現在旋回中か否かを判別するためのデータ（検出値）が両傾斜センサ８３ａ，８３ｂの電圧値ＤＬＯ，ＤＲＯだけであり、各傾斜センサ８３ａ，８３ｂ位置での速度ｖＬＯ，ｖＲＯとセンサ旋回半径ｒＬＯ，ｒＲＯとの関係を把握できなかったので、この場合は走行機体８１が直進中であると誤認されるという問題があった。
【００１９】
また、その場で走行機体８１を左または右に旋回させる芯地旋回（スピンターン）時には（図１４（ａ）参照）、左右各走行クローラ８２が互いに逆向きに回転（駆動）するため、両傾斜センサ８３ａ，８３ｂは、両走行クローラ８２，８２の間に位置する旋回中心Ｏを円心とした同一円周上を、互いに逆向きで大きさがほぼ等しい速度ｖＬＯ′，ｖＲＯ′で移動することになる。
【００２０】
そうすると、両振子８４，８４の重り８５，８５に作用する遠心力ＦＬＯ′，ＦＲＯ′は互いに逆向きで大きさがほぼ同じとなる（図１４（ｂ）（ｃ）参照）。
【００２１】
すなわち、遠心力の差｜ＦＬＯ′−ＦＲＯ′｜がほぼ０（零）となって、両傾斜センサ８３ａ，８３ｂの電圧値の差｜ＤＬＯ′−ＤＲＯ′｜が基準値Ｚよりも小さくなるので（｜ＤＬＯ′−ＤＲＯ′｜＜Ｚ）、走行機体は直進中であると誤認されるという問題があった。
【００２２】
以上のことから、前記先行技術例では、走行機体８１が旋回中か否かを正確に判別できない場合があった（正確性に欠けるという問題があった）。このような問題点は、両傾斜センサ８３ａ，８３ｂを例えば加速度センサに変更しても解消できないのであった。
【００２３】
本発明は、以上の問題点を解消すべくなされたものであり、作業機の走行状態（直進かまたは旋回か）を確実に捕捉（把握）できるようにした姿勢制御装置を提供することを技術的課題とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を解決するため、請求項１の発明に係る姿勢制御装置は、走行機体に対して左右の走行部を互いに独立的に昇降させる昇降駆動手段と、前記左右走行部に対する前記走行機体の相対高さを検出する車高センサと、前記走行機体の左右傾斜角度を検出する左右一対の傾斜センサと、前記各センサの検出値に基づいて前記各昇降駆動手段を作動させることにより前記走行機体の水平姿勢制御または車高自動制御を実行する制御手段とを備えた作業機において、前記走行機体には、その走行速度を検出する左右一対の車速センサを備える一方、前記制御手段には、前記各傾斜センサ及び前記各車速センサの検出値と、前記各傾斜センサにおける可動体の角速度との関係を示す一対の関係式を予め記憶させた記憶手段を備えており、前記制御手段は、前記一対の関係式に基づいて、前記走行機体が直進状態かまたは旋回状態かを判断するというものである。
【００２５】
請求項２の発明は、請求項１に記載した姿勢制御装置において、前記制御手段は、前記一対の関係式から得られる演算結果が旋回状態を示していること、刈取前処理装置に設けた穀稈通過センサが切り状態であること、前記刈取前処理装置に対する動力継断用の刈取クラッチが切り状態であること、及び前記走行機体を操向操作する操向手段で旋回操作をしていることという四つの条件を全て満たした場合は、前記走行機体が旋回状態にあると判断するというものである。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載した姿勢制御装置において、前記制御手段は、前記走行機体が旋回状態にあると判断した場合には、前記水平姿勢制御または車高自動制御を実行しないように制御するというものである。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載した姿勢制御装置において、前記制御手段は、前記走行機体が直進状態にあると判断した場合には、前記水平姿勢制御または車高自動制御を実行するように制御するというものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を具体化した実施形態を、作業機としてのコンバインに適用した場合の図面（図１〜図１２）に基づいて説明する。図１はコンバインの左側面図、図２はコンバインの右側面図、図３はコンバインの正面図、図４は動力伝達系のスケルトン図である。
【００２９】
この実施形態におけるコンバインの走行機体１は、後述する昇降駆動手段３を介して、走行部としての左右一対の走行クローラ２，２に昇降可能に構成されている。走行機体１の進行方向に向かって左側には、扱胴１３や処理胴２０（図４参照）等からなる脱穀装置３が搭載されている。走行機体１の前部に配置した刈取前処理装置４は、昇降フレーム１４を介して走行機体１に昇降回動可能に支持されており、この昇降フレーム１４と走行機体１との間に装着したアクチュエータとしての刈取部用油圧シリンダ９で昇降調節可能に構成されている。
【００３０】
刈取前処理装置４の下部にはバリカン式の刈刃装置５が配置されており、前部には六条分の穀稈引起装置６が配置されている（図３参照）。この穀稈引起装置６と脱穀装置３におけるフィードチェーン７の前端との間には穀稈搬送装置８が配置されている。
【００３１】
図３に示すように、穀稈引起装置６の下部前端側には、穀稈が通過したか否かを検出する穀稈通過センサ６８（実施形態では三つ）が二条分の穀稈通過箇所毎に配置されている。また、穀稈引起装置６の下部前方には、走行機体１の進行方向に向かって突出する分草体１０が取付けられている。
【００３２】
なお、刈取前処理装置４の左右両側における穀稈引起装置６の裏面側に設けたブラケット（図示せず）には、刈取前処理装置４と圃場面との対地高さを検出するための超音波センサ４４ａ，４４ｂが、発信器の発信部（ホーン部）と受信器の受信部とを圃場面に向けた状態で配置されている。また、昇降フレーム１４の基端に取付けた昇降ポジションセンサ４５は、昇降フレーム１４の回動角度を検出することにより、走行機体１と刈取前処理装置４との相対高さを求めることができるようになっている。
【００３３】
図３に示すように、走行機体１の右側前部に配置した運転室１１内には、運転座席５６、走行機体１を操向操作する操向手段としての操向丸ハンドル５８、走行速度（車速）を無段階変速させる主変速レバー６５、作業状態に応じて走行駆動部２４の出力及び回転数を所定範囲に設定保持する副変速レバー６６等を有する操作盤等が配置されている。
【００３４】
操向丸ハンドル５８のハンドル軸５８ａには、ポテンショメータ等の回動検出センサ７５（図９参照）が配置されており、この回動検出センサ７８により、オペレータが操向丸ハンドル５８を回動させたか否かを検出できるようになっている。
【００３５】
詳細には図示しないが、操作盤上には、走行機体１の車高を手動で変更調節するための車高調節レバー６２と、車高自動制御における自動モードと手動モードとを切替えるための車高自動制御切替スイッチ６３と、走行機体１の左右傾斜角度を設定するための傾斜設定器６４とが配置されている（図９参照）。
【００３６】
また、この操作盤上には、刈取前処理装置４に対する動力継断用の刈取クラッチ６９を入り切り操作するための刈取スイッチ６９ａ（図９参照）、及び脱穀装置３等に対する動力継断用の脱穀クラッチ７０を入り切り操作するための脱穀レバー（図示せず）も前後回動可能に配置されている。運転室１１の後方には、穀粒蓄積用の穀粒タンク１２が配置されている（図１及び図２参照）。
【００３７】
なお、本発明に係る操向手段は、操向丸ハンドル５８に限らず、走行機体１の向き及び速度を変更可能としたレバー式のものでもよい。
【００３８】
図４に示すように、運転室１１の後方下部に配置したエンジン１５からの動力の一部は、オーガクラッチ１６を介して、穀粒タンク１２内の底スクリューコンベヤ１７と排出オーガ２８内の縦横スクリューコンベヤ１８ａ，１８ｂとに伝達される。
【００３９】
エンジン１５からの残りの動力は、動力分岐ミッション１９を介して油圧ポンプ油圧モータ式走行駆動部２４に動力伝達される。この場合、動力分岐ミッション１９内には、刈取クラッチ６９と脱穀クラッチ７０とを備えており、脱穀クラッチ７０を介しての出力は、脱穀装置３の扱胴１３及び処理胴２０、唐箕２１、一番受樋のスクリューコンベヤ２２ａ、二番受樋のスクリューコンベヤ２２ｂやフィードチェーン７、穀粒タンク１２への揚穀スクリューコンベヤ２３、搖動選別機構４０、排わらカッタ２７等を回転駆動させるようになっている。
【００４０】
他方、刈取前処理装置４への動力は、走行速度と同期するときには、刈取クラッチ６９から走行駆動部２４の出力軸２６を介して伝達され、同期しないときには、刈取クラッチ６９を介しての分岐動力をワンウェイクラッチ２５を介して伝達するようになっている。
【００４１】
走行駆動部２４における左右各駆動軸３４には、ロータリエンコーダ等の車速センサ４２ａ（４２ｂ）が取付けられており（図９参照）、これら各車速センサ４２ａ（４２ｂ）が左右各走行クローラ２の駆動輪３６の回転数を検出することによって、走行機体１の走行速度（車速）を計測するようになっている。
【００４２】
図１及び図２に示すように、穀粒タンク１２内の穀粒を機外に排出するための排出オーガ２８は、走行機体１の後端に配置した縦筒２８ａと、この縦筒２８ａの上端に上下回動可能に連設した横筒２８ｂとからなり、縦筒２８ａ内には縦スクリューコンベア１８ａが、横筒２８ｂ内には横スクリューコンベア１８ｂがそれぞれ内装されている。
【００４３】
縦筒２８ａは、駆動モータ２９とギア機構３０とで縦軸回りに旋回可能に構成されており、横筒２８ｂは、縦筒２８ａとの間に装架したオーガ用油圧シリンダ３１とリンク機構３２とで上下傾斜角度を変更可能に構成されている。
【００４４】
そして、駆動モータ２９に設けたロータリエンコーダ等の旋回角センサ（図示せず）により、縦筒２８ａの水平旋回角度、ひいては横筒２８ｂの水平旋回位置を検出でき、オーガ用油圧シリンダ３１またはリンク機構３２の箇所に設けたポテンショメータ等の上下回動角センサ（図示せず）により、横筒２８ｂの上下傾斜角度、ひいては横筒２８ｂ先端の排出部の高さ位置を検出できるようになっている。
【００４５】
なお、排出オーガ２８を使用しないときには、穀粒タンク１２の上面に設けたレスト台３３等に横筒２８ｂの中途部が載置されるようになっている。このレスト台３３には、横筒２８ｂが載置されたか否かを検出する接触センサ等のレスト検出器（図示せず）が取付けられている。
【００４６】
次に、走行機体１の水平姿勢を制御する構成について、図１、図２、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は昇降駆動手段の側面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ視断面図である。
【００４７】
左右各走行クローラ２は、トラックフレーム３５の前後端に各々配置した駆動輪３６及び従動輪３７と、トラックフレーム３５の下面中途部に複数個配置した転動輪３８との外周に巻回してなるものであり、左右各トラックフレーム３５と走行機体１とは、走行部用油圧シリンダ３９ａ（３９ｂ）、及びトラックフレーム３５の前後位置に設けた側面視Ｌ字状の前後レバー５４ａ，５４ｂを同時に作動させるように連結した連結杆５５からなる昇降駆動手段３を介して連結されている。
【００４８】
そして、これら各走行クローラ２は、左右の走行部用油圧シリンダ３９ａ，３９ｂを互いに独立的に作動させることによって、走行機体１の左右に対して独立的に昇降するように構成されている。
【００４９】
すなわち、左右両側の走行部用油圧シリンダ３９ａ，３９ｂのピストンロッドを同時に突出させると、走行機体１は左右両走行クローラ２，２から上方に離れて（上昇し）、走行機体１の走行クローラ２，２に対する相対高さ（車高）は高くなる。逆に、前記ピストンロッドを同時に後退させると、走行機体１は左右両走行クローラ２，２に近付いて（下降し）、走行機体１の走行クローラ２，２に対する相対高さ（車高）が低くなる。
【００５０】
そして、左側の走行部用油圧シリンダ３９ａにおけるピストンロッドを突出させるか、または右側の走行部用油圧シリンダ３９ｂにおけるピストンロッドを後退させると（もしくはこの両方の動作を同時に実行しても）、右走行クローラ２に対する走行機体１の車高が低くなり（左走行クローラ２に対する走行機体１の車高は高くなり）、走行機体１は右下がりに傾斜する。
【００５１】
逆に、右側の走行部用油圧シリンダ３９ｂにおけるピストンロッドを突出させるか、または、左側の走行部用油圧シリンダ３９ａにおけるピストンロッドを後退させると（もしくはこの両方の動作を同時に実行しても）、左走行クローラ２に対する走行機体１の車高が低くなり（右走行クローラ２に対する走行機体１の車高は高くなり）、走行機体１は左下がりに傾斜する。したがって、一方の走行クローラ２が圃場の畝等に乗り上げたり泥濘等に落ち込んだりしても、走行機体１の左右を略水平に保持できるのである。
【００５２】
次に、本発明に係る姿勢制御装置の構成を、図５及び図７〜図９を参照して説明する。図７は油圧回路図、図８は左傾斜センサのブロック図、図９は制御手段としてのコントローラの機能ブロック図である。
【００５３】
図７に示すように、油圧シリンダ９，３１，３９ａ，３９ｂのための油圧回路は、油圧ポンプ４６からの圧油を分流する分流弁４７を介して分岐しており、この分流弁４７の一方の吐出路からは、オーガ用油圧シリンダ３１と左側の走行部用油圧シリンダ３９ａとに対する第１油圧回路４８ヘ圧油を送給し、他方の吐出路からは、刈取部用油圧シリンダ９と右側の走行部用油圧シリンダ３９ｂとに対する第２油圧回路４９へ圧油を送給するように構成されている。
【００５４】
両油圧回路４８，４９には、それぞれの油圧シリンダ９，３１，３９ａ，３９ｂに対する電磁制御弁５０，５１，５２，５３や逆止弁、リリーフ弁等が接続されている。
【００５５】
図５に示すように、各走行部用油圧シリンダ３９ａ（３９ｂ）のピストンロッドの突出量を検出して、走行機体１の左右各走行クローラ２に対する相対高さ（車高）を検出するロータリエンコーダ等の車高センサ４１ａ（４１ｂ）は、連結杆５５に連設した連結ロッド５９やリンク機構６０を介して連動するように構成されている。
【００５６】
また、走行機体１の左右傾斜角度を検出する振子式（重力式）の傾斜センサ４３ａ，４３ｂは、左右各走行クローラ２の上方にそれぞれ配置されている（図１０及び図１１参照）。
【００５７】
これら各傾斜センサ４３ａ（４３ｂ）は、その取付け位置にかかわらず、基本的に同じ構成のものであるから、ここでは、走行機体１の進行方向左側に位置する傾斜センサ４３ａを例に、図７を参照しながら説明する。
【００５８】
傾斜センサ４３ａは、略箱状のケース７１内に、軸７２を中心に回動可能な振子７４付きの可動コイル７３と、Ｒ０　，Ｒ１　，Ｒ２　からなるブリッジ回路と、発光素子ＬＥ１　，ＬＥ２　及び受光素子ＰＴ１　，ＰＴ２　からなる左右一対のフォトカプラと、外部電極Ｅとを備えている。
【００５９】
傾斜センサ４３ａが水平状態の場合は、受光素子ＰＴ１　，ＰＴ２　の受光量が等しいので、ブリッジ回路の均衡（バランス）が維持される。
【００６０】
例えば走行機体１とともにケース７１が傾斜角度θ１　（振子７４の仮想基準線ＳＬ　に対する角度）だけ左下がりに傾斜すると、振子７４が重力方向（鉛直方向）となるように残り、光遮蔽板７４ａによって受光素子ＰＴ１　の受光が遮断される一方、受光素子ＰＴ２　は光を受けてＯＮ（入り）となる。
【００６１】
このようにブリッジ回路のバランスが崩れて、可動コイル７３に電流が流れると、この電流によって可動コイル７３に生ずる回転トルクと振子７４の重量によるモーメントとが平衡した位置（傾斜角度θ２　）で振子７４が停止する。このときの電圧値ＤＬ　が左傾斜センサ４３ａの検出値となる。この電圧値ＤＬ　は、ケース７１ひいては走行機体１の傾斜角度θ１　に比例するものである。
【００６２】
なお、走行機体１とともにケース７１が右下がりに傾斜した場合は、受光素子ＰＴ１　，ＰＴ２　間の受光関係が逆転するだけであり、同様の手順で振子７４の傾斜に基づく電圧値が得られる。また、振子７４は請求項に記載した可動体に相当する。
【００６３】
図９に示すように、制御手段としてのコントローラ７５は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵ（図示せず）のほか、制御プログラム等を記憶させる記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ７６、データ等を一次的に記憶させるＲＡＭ７７、各センサやアクチュエータ等に接続してデータを伝送する入出力インターフェイス（図示せず）等を備えている。
【００６４】
コントローラ７５の入力インターフェイスには、走行機体１の車高を検出する車高センサ４１ａ，４１ｂ、走行機体１の走行速度を検出する車速センサ４２ａ，４２ｂ、走行機体１の左右傾斜角度を検出する傾斜センサ４３ａ，４３ｂ、走行機体１の車高を手動で変更調節するための車高調節レバー６２、車高自動制御における自動モードと手動モードとを切替えるための車高自動制御切替スイッチ６３、走行機体１の左右傾斜角度を設定するための傾斜設定器６４、穀稈が通過したか否かを検出する各穀稈通過センサ６８、刈取クラッチ６９を入り切り操作するための刈取スイッチ６９ａ、操向丸ハンドル５８の回動の有無を検出する回動検出センサ７８等が各々接続されている。
【００６５】
他方、コントローラ７５の出力インターフェイスには、走行機体１の左側の走行部用油圧シリンダ３９ａに対する電磁制御弁５２の電磁ソレノイド５２ａ、走行機体１の右側の走行部用油圧シリンダ３９ｂに対する電磁制御弁５３の電磁ソレノイド５３ａ、車高自動制御を自動モードに切替えると点灯する車高自動制御切替スイッチランプ６７等が各々接続されている。
【００６６】
次に、本発明に係る姿勢制御装置での走行状態判断制御の態様を、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は旋回時の走行状態判断制御の態様を示す説明図、図１１は芯地旋回時の走行状態判断制御の態様を示す説明図、図１２は走行状態判断制御の一例を示すフローチャートである。
【００６７】
この例では、左右各傾斜センサ４３ａ，４３ｂ及び車速センサ４２ａ，４２ｂの検出値と、旋回時における各振子７４の角速度との関係を示す一対の関係式を、予めＥＥＰＲＯＭ７６に記憶させている。
【００６８】
そして、コントローラ７５は、左右両車高センサ４１ａ，４１ｂと、左右両傾斜センサ４３ａ，４３ｂとの検出値を基準として、走行機体１を農作業に適した車高とし、かつ重力方向（鉛直方向）に対して略水平な姿勢に維持する車高自動制御を実行できるとともに、前記一対の関係式に基づいて走行機体１の走行状態（直進かまたは旋回か）を判断する走行状態判断制御を実行できるというものである。
【００６９】
前記一対の関係式は以下に示す手順で算出されたものである。ここで、振子７４，７４は同一の長さで、その重りの質量も同一とする。
【００７０】
まず、振子７４の重りの質量をｍ、加速度をαＬ　，αＲ　、センサ旋回半径をｒＬ　，ｒＲ　、角速度をωＬ　，ωＲ　とすると、各遠心力ＦＬ　，ＦＲ　は次の式で表される。
【００７１】
ＦＬ　＝ｍ×αＬ　＝ｍ×ｒＬ　×ωＬ　２　…（ｉ）
ＦＲ　＝ｍ×αＲ　＝ｍ×ｒＲ　×ωＲ　２　…（ｉｉ）
両傾斜センサ４３ａ，４３ｂの電圧値ＤＬ　，ＤＲ　は、遠心力ＦＬ　，ＦＲ　に比例するので、Ｃと比例定数とすると、次に示す式が導かれる。
【００７２】
Ｃ×ＤＬ　＝ｍ×ｒＬ　×ωＬ　２　…（ｉｉｉ）
Ｃ×ＤＲ　＝ｍ×ｒＲ　×ωＲ　２　…（ｉｖ）
ここで、前述した▲３▼及び▲４▼式から、ｒＬ　＝ｖＬ　／ωＬ　、ｒＲ　＝ｖＲ　／ωＲ　（ｖＬ　，ｖＲ　は各傾斜センサ４３ａ，４３ｂ位置での速度）であるので、これらを（ｉｉｉ）または（ｉｖ）式に代入し変形することにより、各傾斜センサ４３ａ，４３ｂの角速度ωＬ　，ωＲ　についての一対の関係式（ｖ）（ｖｉ）が得られる（なお、ＡはＣ／ｍで表される比例定数）。
【００７３】
Ｃ×ＤＬ　＝ｍ×ｖＬ　／ωＬ　×ωＬ　２　
＝ｍ×ｖＬ　×ωＬ　
ωＬ　＝Ｃ×ＤＬ　／（ｍ×ｖＬ　）
＝Ａ×ＤＬ　／ｖＬ　…（ｖ）
ωＲ　＝Ａ×ＤＲ　／ｖＲ　…（ｖｉ）
これら一対の関係式（ｖ）（ｖｉ）を利用した走行状態判断制御は、例えば以下のように実行される。
【００７４】
まず、走行状態判断制御のスタートに続いて、車高自動制御切替スイッチ６３が入り状態（自動モード）か否かを判別する（Ｓ１）。車高自動制御切替スイッチ６３が切り状態の場合は（Ｓ１：Ｎｏ）、手動モードを選択した状態であるので、そのままリターンする。
【００７５】
車高自動制御切替スイッチ６３が入り状態の場合は（Ｓ１：Ｙｅｓ）、左右各車速センサ４２ａ，４２ｂの検出値から、現在の各傾斜センサ４３ａ，４３ｂの位置における速度ｖＬ　，ｖＲ　を計測するとともに、この時点での左右各傾斜センサ４３ａ，４３ｂの電圧値ＤＬ　，ＤＲ　を検出する（Ｓ２）。
【００７６】
次いで、検出された速度ｖＬ　，ｖＲ　及び電圧値ＤＬ　，ＤＲ　を用いて、ＥＥＰＲＯＭ７６に予め記憶させた一対の関係式（ｖ）（ｖｉ）から各振子７４の角速度ωＬ　，ωＲ　を演算（Ｓ３）した後、これら両演算結果の絶対値｜ωＬ　｜，｜ωＲ　｜が０（零）に近い値である基準値Ｘ以上か否かを判別する（Ｓ４）。
【００７７】
両方の角速度の絶対値｜ωＬ　｜，｜ωＲ　｜が基準値Ｘ以上であると判断した場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、両傾斜センサ４３ａ，４３ｂにおける振子７４，７４が適宜傾斜角度θＬ　，θＲ　（振子７４の仮想基準線ＳＬ　，ＳＲ　に対する角度）で傾斜している状態であるから、コントローラ７５は、走行機体１が例えば図１０（ａ）に示す通常の旋回状態か、またはその場で左または右に旋回する芯地旋回状態（図１１（ａ）参照）にあると判断し、次いで、車高自動制御が実行中か否かを判別する（Ｓ５）。
【００７８】
車高自動制御が実行中である場合は（Ｓ５：Ｙｅｓ）、この制御を停止させた後（Ｓ６）、リターンする。車高自動制御を実行していない場合は（Ｓ５：Ｎｏ）、そのままリターンする。
【００７９】
ステップＳ４に戻って、両方の角速度の絶対値｜ωＬ　｜，｜ωＲ　｜が基準値Ｘよりも小さいと判断した場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、両傾斜センサ４３ａ，４３ｂにおける振子７４，７４の傾斜角度θＬ　，θＲ　が０（零）に近いほぼ等しい値（θＬ　≒θＲ　）となっている状態、すなわち両振子７４，７４に遠心力が作用していない状態であるから、コントローラ７５は、走行機体１が直進状態にあると判断し、次いで、両傾斜センサ４３ａ，４３ｂ及び両車高センサ４１ａ，４１ｂの検出値に応じた車高自動制御を実行（Ｓ７）した後リターンし、この走行状態判断制御を繰り返すのである。
【００８０】
なお、ステップＳ４において、通常の旋回か芯地旋回かの判別は、角速度ωＬ　，ωＲ　、または両傾斜センサ４３ａ，４３ｂが検出する電圧値ＤＬ　，ＤＲ　の符号の向きが同じか否かで判別すればよい。
【００８１】
例えば、符号の向きが同じ向き（両方とも正または負）の場合は、図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、両振子７４、７４が同一方向に傾斜している状態、すなわち同じ向きの遠心力ＦＬ　，ＦＲ　が両振子７４，７４に作用しているから、通常の旋回状態と判断できる。この場合、走行機体１の旋回方向（左旋回か右旋回か）は、角速度ωＬ　，ωＲ　または電圧値ＤＬ　，ＤＲ　の符号（正か負か）で判断できる。
【００８２】
符号の向きが互いに逆向き（一方が正、他方が負）の場合は、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、両振子７４、７４が互いに逆向き（離れる向き）に傾斜している状態、すなわち互いに逆向きの遠心力ＦＬ　′，ＦＲ　′が両振子７４，７４に作用しているから、芯地旋回状態と判断できるのである。
【００８３】
以上のように制御すると、前述した一対の関係式（ｖ）（ｖｉ）から得られる角速度ωＬ　，ωＲ　の値を基準として、走行機体１の走行状態が直進状態か、または旋回状態か（旋回状態の場合には通常の旋回か芯地旋回か）を捕捉できる。換言すると、走行機体１の走行状態として想定される殆どの状態を的確に把握できる。
【００８４】
したがって、前述した一対の関係式に基づいて、非常に精度の高い走行状態判断制御が可能となるのである。また、両傾斜センサ４３ａ，４３ｂとは別に、走行状態判断専用のセンサ（例えば角速度センサ等）を設けなくてよいので、製造コストの抑制にも寄与できる。
【００８５】
さらに、例えば圃場の畦近傍で刈取作業の向きを変更する等のため、走行機体１を旋回させた場合は、車高自動制御を実行しない（実行中であれば停止する）ので、遠心力ＦＬ　，ＦＲ　による各振子７４の傾斜によって走行機体１を誤って傾斜させることがない。
【００８６】
しかも、車高自動制御の自動モードを選択している場合は、旋回が終了すれば、走行機体１は直進状態に戻って車高自動制御を再開することになるから、隣の列の穀稈を刈始める手前の段階で、走行機体１を重力方向（鉛直方向）に対して略水平な姿勢とすることができる。
【００８７】
これにより、オペレータの座り心地を悪化させることがないばかりか、旋回を終了して隣の列の穀稈を刈始める際に、走行機体１が誤って傾いた状態で圃場に突入するという不具合がなくなり、スムーズに刈取脱穀作業に移行できるのである。
【００８８】
また、図１２のフローチャートにおけるステップＳ４の条件として、両方の角速度の絶対値｜ωＬ　｜，｜ωＲ　｜が基準値Ｘ以上か否かに加えて、穀稈通過センサ６８が切り状態か否か、刈取スイッチ６９ａが切り状態か否か、及び回動検出センサ７８が操向丸ハンドル５８の回動を検出しているか否かという三つの条件を追加してもよい。
【００８９】
穀稈通過センサ６８が切り状態ということは、刈取前処理装置４で穀稈を刈取っていない状態であり、刈取スイッチ６９ａが切り状態ということは、刈取前処理装置４に動力が伝達されていない状態であるから、結局、刈取作業をしていない状態ということになる。しかも、回動検出センサ７８が操向丸ハンドル５８の回動を検出していれば、走行機体１を旋回動させていることは明らかである。
【００９０】
したがって、前述した四つの条件を全て満たした場合（両方の角速度の絶対値｜ωＬ　｜，｜ωＲ　｜が基準値Ｘ以上、穀稈通過センサ６８が切り状態、刈取スイッチ６９ａが切り状態、及び回動検出センサ７８が操向丸ハンドル５８の回動を検出している）というのは、例えば圃場の畦近傍で刈取作業の向きを変更する等のため、走行機体１を旋回させた場合と判断できるのである。
【００９１】
以上のことから、四つの条件全てを満たしていれば（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５へ行くようにし、四つの条件のうち一つでも満たしていない場合（Ｓ４：Ｎｏ）は、ステップＳ７へいくようにすればよい。このように制御すると、走行機体１の旋回状態を把握（判断）する精度が格段に向上するのである。
【００９２】
なお、前述した関係式に代えて、マップをＥＥＰＲＯＭ７６に記憶させる場合は、角速度ωＬ　，ωＲ　と、これに対応する速度ｖＬ　，ｖＲ　及び電圧値ＤＬ　，ＤＲ　との対のデータをテーブルマップとして記憶させればよい。
【００９３】
本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、本発明は、各種農作業機、クレーン車等の特殊作業用車両または乗用車等の各種作業機に対して、広く適用できることはいうまでもない。
【００９４】
また、本発明に係るコントローラは、前述の実施形態のように、走行機体を農作業に適した車高とし、かつ重力方向（鉛直方向）に対して略水平な姿勢に維持する車高自動制御を実行するものに限らず、車高調節をせずに、走行機体を重力方向（鉛直方向）に対して略水平な姿勢に維持する水平姿勢制御を実行するものであっても構わない。
【００９５】
制御手段としてのコントローラは単一のものに限らず複数であってもよい。複数のコントローラを採用した場合の通信回線は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルを用いてもよいし、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルを用いてもよい。本発明に係る記憶手段は、ＥＥＰＲＯＭ７６に限らず、通常のＲＯＭやＰＲＯＭでもよい。
【００９６】
また、傾斜センサ４３ａ，４３ｂは光学式に限らず、磁気やその他の形式のものでもよい。要するに、本発明に係る傾斜センサは、遠心力の影響で移動し得る振子７４や球体等の可動体を有するものであればよい。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１のように構成すると、各傾斜センサ及び各車速センサの検出値と、各傾斜センサにおける可動体の角速度との関係を示す一対の関係式から、走行機体が直進状態かまたは旋回状態かを確実に捕捉（把握）できるので、精度の高い走行状態判断制御が可能となるという効果を奏する。
【００９８】
請求項２のように構成すると、前記一対の関係式から得られる演算結果が旋回状態を示していること、刈取前処理装置に設けた穀稈通過センサが切り状態であること、前記刈取前処理装置に対する動力継断用の刈取クラッチが切り状態であること、及び前記走行機体を操向操作する操向手段で旋回操作をしていることという四つの条件を全て満たした場合は、前記走行機体が旋回状態にあると判断するので、前記走行機体の旋回状態を判断する精度が格段に向上するという効果を奏する。
【００９９】
また、請求項３のように構成すると、前記走行機体が旋回状態にあると判断した場合には、前記水平姿勢制御または車高自動制御を実行しないから、前記走行機体の旋回により生じる遠心力の影響で前記各傾斜センサが作動しても、前記走行機体を誤って傾斜させることがない。これにより、旋回を終了して隣の列の穀稈を刈始める際に、走行機体が誤って傾いたままの状態で圃場に突入するという不具合がなくなるという効果を奏する。
【０１００】
さらに、請求項４のように構成すると、前記走行機体が直進状態にあると判断した場合には、前記水平姿勢制御または車高自動制御を実行するから、前記走行機体は、旋回が終了すれば、重力方向（鉛直方向）に対して略水平な姿勢となる。これにより、隣の列の穀稈を刈始める際に、前記走行機体がスムーズに刈取脱穀作業に移行できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンバインの左側面図である。
【図２】コンバインの右側面図である。
【図３】コンバインの正面図である。
【図４】動力伝達系のスケルトン図である。
【図５】昇降駆動手段の側面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ視断面図である。
【図７】油圧回路図である。
【図８】左傾斜センサのブロック図である。
【図９】制御手段としてのコントローラの機能ブロック図である。
【図１０】旋回時の走行状態判断制御の態様を示す説明図であり、（ａ）は走行機体の概略平面図、（ｂ）（ｃ）は傾斜センサの機能説明図である。
【図１１】芯地旋回時の走行状態判断制御の態様を示す説明図であり、（ａ）は走行機体の概略平面図、（ｂ）（ｃ）は傾斜センサの機能説明図である。
【図１２】走行状態判断制御の一例を示すフローチャートである。
【図１３】先行技術例における旋回時の走行状態判断制御の態様を示す説明図であり、（ａ）は走行機体の概略平面図、（ｂ）（ｃ）は傾斜センサの機能説明図である。
【図１４】先行技術例における芯地旋回時の制御態様を示す説明図であり、（ａ）は走行機体の概略平面図、（ｂ）（ｃ）は傾斜センサの機能説明図である。
【符号の説明】
ＦＬ　，ＦＲ　　遠心力
ωＬ　，ωＲ　　角速度
Δω　角速度差
ｖＬ　，ｖＲ　　傾斜センサ位置での速度
ｒＬ　，ｒＲ　　センサ旋回半径
ＤＬ　，ＤＲ　　電圧値
θＬ　，θＲ　　振子の傾斜角度
１　走行機体
２　走行クローラ
３　昇降駆動手段
４１ａ，４１ｂ　車高センサ
４２ａ，４２ｂ　車速センサ
４３ａ，４３ｂ　傾斜センサ
７２　軸
７３　可動コイル
７４　可動体としての振子
７５　コントローラ
７６　記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ
【出願人】 【識別番号】０００００６８５１
【氏名又は名称】ヤンマー農機株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市北区茶屋町１番３２号
【出願日】 平成１４年６月３日（２００２．６．３）
【代理人】 【識別番号】１０００７９１３１
【弁理士】
【氏名又は名称】石井　暁夫

【識別番号】１０００９６７４７
【弁理士】
【氏名又は名称】東野　正

【識別番号】１０００９９９６６
【弁理士】
【氏名又は名称】西　博幸
【公開番号】 特開２００４−８００８（Ｐ２００４−８００８Ａ）
【公開日】 平成１６年１月１５日（２００４．１．１５）
【出願番号】 特願２００２−１６１６３１（Ｐ２００２−１６１６３１）