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【発明の名称】 作業機の姿勢制御装置
【発明者】 【氏名】山口 雄司
【住所又は居所】大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマー株式会社内

【氏名】三輪 敏之
【住所又は居所】大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマー株式会社内

【氏名】丹生 秀和
【住所又は居所】大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマー株式会社内

【要約】 【課題】ロータリ耕耘機などの農作業機の左右方向の傾斜を略一定に維持する傾斜角自動制御、または耕耘爪が圃場を耕耘する深さを略一定に維持する耕耘深さ自動制御なども容易にできる作業機の姿勢制御装置を提供する。

【解決手段】作業車両に農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、昇降制御アクチュエータと、傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサ120と、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサ121と、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサ132と、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサ133とを備えたものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、
前記農作業機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記農作業機を前記作業車両に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサと、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサと、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、
前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサと、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサとを備えたことを特徴とする作業機の姿勢制御装置。
【請求項2】
前記姿勢制御手段は、前記傾斜制御アクチュエータの作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ、または前記作業機ローリングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御することを特徴とする請求項1に記載の作業機の姿勢制御装置。
【請求項3】
前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサの出力にて、開始するように制御することを特徴とする請求項1に記載の作業機の姿勢制御装置。
【請求項4】
前記作業車両の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサを備え、
前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ、または前記作業機ピッチングジャイロセンサのいずれか一方または両方の出力にて、開始するように制御することを特徴とする請求項3に記載の作業機の姿勢制御装置。
【請求項5】
前記農作業機の対地高さを検出する対地センサと、前記作業車両の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサとを備え、
前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力にて開始したときに、前記対地センサ、または前記本機ピッチングセンサのいずれか一方または両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータの1サイクルの耕耘深さ自動制御動作を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力を読み込む動作に戻るように制御することを特徴とする請求項1に記載の作業機の姿勢制御装置。
【請求項6】
前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータの一方または両方が駆動して農作業機が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機上の前記作業機ローリングジャイロセンサまたは前記作業機ピッチングジャイロセンサの検出値を読み込まないように制御することを特徴とする請求項1ないし5に記載の作業機の姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、トラクタ等の作業車両に牽引されたロータリ耕耘機または畦立て作業機などの農作業機の姿勢を制御するための装置に係り、より詳しくは、前記農作業機の左右方向の傾斜角を自動制御し、かつ圃場の耕耘深さを自動制御する作業機の姿勢制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種のロータリ耕耘機は、左右傾斜角を調節するため、前記作業車両に左右傾斜動可能に連結されている。また、前記ロータリ耕耘機は、耕耘深さを調節するため、前記作業車両に昇降動可能に連結されている。前記ロータリ耕耘機における耕耘爪の回転軌跡の上側を耕耘カバーにて覆う。前記耕耘カバーの後端部にはリヤカバーを連結している。そして、特許文献1に示されているように、前記作業車両の左右方向の傾斜角を本機ローリングセンサにて検出して、この検出値が前記ロータリ耕耘機の目標傾斜角と一致するように、前記ロータリ耕耘機の左右傾斜角を制御していた(傾斜角自動制御)。また、前記リヤカバーを上下回動可能で所定圧力にて接地して、前記耕耘爪の耕耘深さの検出手段として利用し、前記ロータリ耕耘機の耕耘深さを検出して、この検出値が目標耕耘深さと一致するように、前記耕耘爪の耕耘深さを制御していた(耕耘深さ自動制御)。前記ロータリ耕耘機の左右傾斜角を略一定に維持する傾斜角自動制御と、前記耕耘爪の耕耘深さを略一定に維持する耕耘深さ自動制御とにより、耕耘作業を実行していた (例えば、特許文献1) 。
【特許文献1】特開平8−205609号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、例えば圃場の実際の耕盤よりも浅く耕耘する浅耕作業、または前記耕耘爪の耕耘深さが前記トラクタの車輪の轍よりも浅くなる軟弱地の耕耘作業などでは、一般的な耕耘深さまたは耕土の硬さの耕耘作業に比べて、前記ロータリ耕耘機を支持する前記トラクタの負担が増大する。そのため、前記ロータリ耕耘機の姿勢が変化してから、前記トラクタの姿勢が遅れて変化することがある。そのように、前記ロータリ耕耘機の姿勢変化に対して前記トラクタの姿勢変化が遅れた場合、前記特許文献1のように、前記トラクタの左右方向の傾動を検出して、前記ロータリ耕耘機の左右方向の傾斜角を自動的に修正する制御では、その傾斜角自動制御が前記ロータリ耕耘機の実際の左右方向の傾動より遅れて開始される等の問題がある。また、前記リヤカバーの上下回動を検出して、前記耕耘爪の耕耘深さを自動的に修正していたから、その耕耘深さ自動制御が、前記ロータリ耕耘機の実際の耕耘深さの変化より遅れて開始される等の問題がある。効果的な耕耘深さ自動制御を実行するものが無かった。
【0004】
本発明の目的は、圃場の耕耘作業などを簡単な動作で実行するものでありながら、ロータリ耕耘機などの農作業機の左右方向の傾斜を略一定に維持する傾斜角自動制御、または耕耘爪が圃場を耕耘する深さを略一定に維持する耕耘深さ自動制御なども容易にできる作業機の姿勢制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記目的を達成するため、請求項1に係る発明の作業機の姿勢制御装置は、前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、前記農作業機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記農作業機を前記作業車両に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサと、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサと、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサと、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサとを備えたものである。
【0006】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の作業車両の制御装置において、前記姿勢制御手段は、前記傾斜制御アクチュエータの作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ、または前記作業機ローリングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものである。
【0007】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の作業車両の制御装置において、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサの出力にて、開始するように制御するものである。
【0008】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の作業車両の制御装置において、前記作業車両の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ、または前記作業機ピッチングジャイロセンサのいずれか一方または両方の出力にて、開始するように制御するものである。
【0009】
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の作業車両の制御装置において、前記農作業機の対地高さを検出する対地センサと、前記作業車両の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサとを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力にて開始したときに、前記対地センサ、または前記本機ピッチングセンサのいずれか一方または両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータの1サイクルの耕耘深さ自動制御を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力を読み込む動作に戻るものである。
【0010】
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5に記載の作業車両の制御装置において、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータの一方または両方が駆動して農作業機が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機上の前記作業機ローリングジャイロセンサまたは前記作業機ピッチングジャイロセンサの検出値を読み込まないように制御するものである。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に係る発明によれば、前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、前記農作業機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記農作業機を前記作業車両に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサと、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサと、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサと、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサとを備えたものであるから、前記農作業機の姿勢が変化したときに、前記農作業機の左右方向の傾動の開始とその方向とを前記作業機ローリングジャイロセンサにて検出できる。前記農作業機の上下動の開始とその方向とを前記作業機ピッチングジャイロセンサにて検出できる。例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータ及び前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。
【0012】
請求項2に係る発明によれば、前記姿勢制御手段は、前記傾斜制御アクチュエータの作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ、または前記作業機ローリングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記傾斜制御アクチュエータの制御が遅れて既耕地面に凹凸が形成されるのを防止できる。
【0013】
請求項3に係る発明によれば、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサの出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータの制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機の耕耘爪の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪などを駆動するPTO駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。
【0014】
請求項4に係る発明によれば、前記作業車両の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ、または前記作業機ピッチングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータの制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機の耕耘爪の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪などを駆動するPTO駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。
【0015】
請求項5に係る発明によれば、前記農作業機の対地高さを検出する対地センサと、前記作業車両の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサとを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力にて開始したときに、前記対地センサ、または前記本機ピッチングセンサのいずれかまたは両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータの1サイクルの耕耘深さ自動制御動作を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力を読み込むように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータのハンチング動作を防止でき、前記農作業機の耕耘爪の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪などを駆動するPTO駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。
【0016】
請求項6に係る発明によれば、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータの一方または両方が駆動して農作業機が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機上の前記作業機ローリングジャイロセンサまたは前記作業機ピッチングジャイロセンサの検出値を読み込まないように制御するものであるから、前記農作業機の傾斜角制御または昇降制御(耕耘爪の耕耘深さ制御)が、前記各ジャイロセンサのいずれかの出力にて誤作動するのを防止できる。前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータのハンチング作動を低減して、それらの自動制御の性能を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態を、作業車両としての農作業用トラクタに適用した場合の図面について説明する。図1はトラクタの側面図、図2は同平面図、図3は油圧式の作業機用昇降機構の側面説明図、図4は同平面説明図、図5は図2のロータリ耕耘機のV−V線矢視側断面図、図6は同背面説明図、図7はトラクタの油圧回路図、図8はロータリ耕耘機を連結したトラクタの後部の平面図、図9は制御手段の機能ブロック図、図10は作業機姿勢適応制御のフローチャート、図11は作業機傾斜制御のフローチャート、図12は耕耘深さ制御のフローチャートである。
【0018】
図1乃至図4に示す如く、作業車両としてのトラクタ1は、走行機体2を左右一対の前車輪3と同じく左右一対の後車輪4とで支持し、前記走行機体2の前部に搭載したエンジン5にて後車輪4及び前車輪3を駆動することにより、前後進走行するように構成される。エンジン5はボンネット6にて覆われる。また、前記走行機体2の上面にはキャビン7が設置され、該キャビン7の内部には、操縦座席8と、かじ取りすることによって前車輪3を左右に動かすようにした操縦ハンドル(丸ハンドル)9とが設置される。キャビン7の外側部には、オペレータが乗降するステップ10が設けられ、該ステップ10より内側で且つキャビン7の底部より下側には、エンジン5に燃料を供給する燃料タンク11が設けられている。
【0019】
また、図1乃至図4に示されるように、前記走行機体2は、前バンパ12及び前車軸ケース13を有するエンジンフレーム14と、エンジンフレーム14の後部にボルトにて着脱自在に固定する左右の機体フレーム16とにより構成される。機体フレーム16の後部には、前記エンジン5の回転を適宜変速して後車輪4及び前車輪3に伝達するためのミッションケース17が連結されている。この場合、後車輪4は、前記ミッションケース17に対して、当該ミッションケース17の外側面から外向きに突出するように装着された後車軸ケース18、及びこの後車軸ケース18の外側端に後方に延びるように装着されたギヤケース19を介して取付けられている。
【0020】
図3及び図4に示されるように、前記ミッションケース17の後部における上面には、作業機としてのロータリ耕耘機24を昇降動するための油圧式の作業機用昇降機構20が着脱可能に取付けられている。ロータリ耕耘機24は、ミッションケース17の後部に、一対の左右ロワーリンク21及びトップリンク22からなる3点リンク機構を介して連結される。左右ロワーリンク21の前端側を、ミッションケース17の後部の左右側面にロワーリンクピン25を介して回動可能に連結する。トップリンク22の前端側は、作業機用昇降機構20の後部のトップリンクヒッチ26にトップリンクピン27を介して連結する。さらに、ミッションケース17の後側面に、前記ロータリ耕耘機24にPTO駆動力を伝達するためのPTO軸23が後向きに突出するように設けられている。
【0021】
図3及び図4及び図7に示されるように、油圧式の作業機用昇降機構20には、後述する単動形の昇降制御油圧シリンダ28にて回動させるための1対の左右リフトアーム29が設置されている。進行方向に向かって左側のロワーリンク21とリフトアーム29とが、左リフトロッド30を介して連結されている。進行方向に向かって右側のロワーリンク21とリフトアーム29とは、右リフトロッド31、及びそのロッド31の一部を形成する複動形の傾斜制御油圧シリンダ32、及びそのシリンダ32のピストンロッド33とを介して連結されている。
【0022】
図1に示すように、ロータリ耕耘機24における下リンクフレーム34の前端と左右一対のロワーリンク21とが、下ヒッチピン35aを介して連結され、トップリンク22の各後端側と上リンクフレーム34の前端側とが、上ヒッチピン34aを介して連結されている。
【0023】
図1、図2、図5及び図6に示すように、ロータリ耕耘機24は、横長筒状のメインビーム36と、メインビーム36の左右側端部にそれぞれ上端側が連結されたチェンケース37及び軸受板38と、チェンケース37及び軸受板38の下端側に左右両端部が回転自在に軸支された耕耘爪軸39と、耕耘爪軸39に放射状にて着脱可能に取付く複数の耕耘爪40と、耕耘爪40の回転軌跡の上方を覆うように配置された耕耘上面カバー41と、耕耘爪40の回転軌跡の左右側方を覆うように配置された左右耕耘サイドカバー42と、耕耘爪40の回転軌跡の後方を覆うように配置された耕耘リヤカバー43と、メインビーム36に前端側が取付けられて後方に長く伸びる耕深調節フレーム44と、上リンクフレーム34の後端側と耕深調節フレーム44の前後方向の中間部とに連結された伸縮調節可能な耕深調節軸45等からなる。
【0024】
なお、下リンクフレーム35はメインビーム36に一体的に連結され(図2及び図6参照)。トップリンク22は、ターンバックル22aの回転にて伸縮させて、そのリンク22の長さを変更調節可能となるように構成されている(図3及び図4参照)。上リンクフレーム34の前後方向の中間部は、耕深調節支点軸34bを介してメインビーム36に回動可能に連結されている(図1参照)。耕深調節フレーム44の前端側をメインビーム36に一体的に連結する。耕深調節ハンドル45aの回転操作にて耕深調節軸45を伸縮させたときには、ロワーリンク21及びトップリンク22にて支持されるロータリ耕耘機24が前傾姿勢または後傾姿勢に変化して、耕耘爪40による耕耘深さが変更可能に構成されている。
【0025】
図1、図5及び図6に示されるように、メインビーム36の左右中央部には、PTO軸23からの駆動力を入力するためのギヤケース46が配置されている。PTO軸23と、ギヤケース46の前面側のPTO入力軸46aとを、両端に自在継手が備えられた伸縮自在な伝動軸46bを介して連結する。PTO軸23からの動力が、ギヤケース46に内蔵したベベルギヤ(図示省略)、メインビーム36に内蔵した回転軸(図示省略)、チェンケース37に内蔵したスプロケット及びチェン(図示省略)等を介して耕耘爪軸39に伝えられ、耕耘爪40を図1及び図5において反時計方向に回転させることになる。
【0026】
図5及び図6に示されるように、耕耘上面カバー41の後端部には、枢着軸47を介して耕耘リヤカバー43の前端側が連結されている。走行機体1の幅方向に長い耕耘上面カバー41の上面の後部には、後傾姿勢の一対の左右ハンガーフレーム48が立設されている。耕耘リヤカバー43の上面の後端側と左右ハンガーフレーム48とは1対の左右ハンガー機構49を介して上下動可能に連結されている。各ハンガーフレーム48の上端部には、受圧軸体48aが水平軸線(中心線)回りに回動可能に配置されている。
【0027】
各ハンガー機構49における細長い丸棒形のハンガーロッド50は、受圧軸体48aに水平軸線(中心線)と直交する方向に摺動可能に貫通しており、図5に示されるように、ハンガーロッド50の下端部は、支軸53を介して、耕耘リヤカバー43の後部上面のブラケット54に回動自在に連結されている。ハンガーロッド50の上端側には、下降規制ピン51が設けられ、受圧軸体48aと下降規制ピン51の間のハンガーロッド50には、ドーナツ形の下降規制板52がハンガーロッド50の軸線方向に摺動可能に被嵌されている。また、ハンガーロッド50の下部側(支軸53より上側)には、上昇規制ピン55が配置され、受圧軸体48aと上昇規制ピン55との間のハンガーロッド50には、ドーナツ形の上下座板56,57を介して、耕耘リヤカバー43に鎮圧力を付与するための鎮圧用圧縮バネ58が被嵌されている。
【0028】
この構成により、ロータリ耕耘機24が地表面から離れた高さに持上げられたときには、耕耘リヤカバー43の後端側が枢着軸47回りに下方側に回動し、下降規制ピン51が下降規制板52に当接し、下降規制板52が受圧軸体49に当接し、耕耘リヤカバー43がこの後端側を最下降させた姿勢に維持されることになる。一方、ロータリ耕耘機24が耕地上面に降ろされて、耕耘爪40が着地しているときや、耕耘作業中では、耕耘リヤカバー43の後端側が、耕耘された耕土との接地圧にて枢着軸47回りに上方に回動することになる。また、耕耘リヤカバー43の後端側が枢着軸47回りに上方に回動したときには、上昇規制ピン55及び下座板57を介して鎮圧用圧縮バネ58が圧縮されて、耕耘リヤカバー43の後端側の上方への回動が鎮圧用圧縮バネ58の付勢力にて規制されることになる。そのため、耕耘爪40から耕耘リヤカバー43の後方に排出される耕土量が制限されたり、耕土表面が耕耘リヤカバー43の移動にて均平に均されることになる。
【0029】
図7は本実施形態のトラクタ1の油圧回路100を示し、エンジン5の回転力により作動する作業機用油圧ポンプ101を備える。作業機用油圧ポンプ101は、作業機用昇降機構20における昇降制御油圧シリンダ28に作動油を供給制御するための上昇制御電磁弁102及び下降制御電磁弁103と、傾斜制御油圧シリンダ32に作動油を供給制御するための傾斜制御電磁弁104とに、分流弁105を介して接続している。昇降制御油圧シリンダ28の作動油の圧力を電気的信号に変換して検出するためのダイヤフラム式油圧センサ106と、昇降制御油圧シリンダ28の作動油の温度を電気的信号に変換して検出するための熱電対式油温センサ107とを備える。この油圧回路100には、図7に示すように、リリーフ弁や流量調整弁、チェック弁、オイルクーラ、オイルフィルタ等を備えている。
【0030】
次に、本実施形態のロータリ耕耘機24の姿勢制御(左右方向の傾斜角度制御、耕耘爪40の耕耘深さ制御)について説明する。図9は、ロータリ耕耘機24の姿勢制御手段の機能ブロック図であり、制御プログラムを記憶したROMと各種データを記憶したRAMとを備えたマイクロコンピュータ等の姿勢制御コントローラ110は、電源印加用キースイッチ111を介してバッテリ112に接続される。キースイッチ111は、エンジン5を始動するためのスタータ113に接続される。
【0031】
また、図9に示されるように、姿勢制御コントローラ110には、エンジン5の回転を制御する電子ガバナコントローラ114が接続されている。電子ガバナコントローラ114には、エンジン5の燃料を調節するガバナ115と、エンジン5の回転数を検出するエンジン回転センサ116とが接続される。ガバナ115に設けた燃料調節ラック(図示省略)が、手動操作するスロットルレバー117の回動位置をスロットルポテンショメータ118にて検出し、その検出値に基づいて、エンジン5の回転数が設定されたとき、電子ガバナコントローラ114からの信号にてスロットルレバー117の設定回転数とエンジン5の回転数が一致するように、燃料調節ラック駆動用のスロットルソレノイド119を介して燃料調節ラックが自動的に位置調節され、負荷変動などによってエンジン5の回転が変化するのを防ぐ、換言すると、負荷の変動に拘らずエンジン5の回転数が略一定回転を保持するように構成されている。
【0032】
さらに、姿勢制御コントローラ110には、図9に示すように、入力系の各種センサ及びスイッチ類、即ち、トラクタ1の左右方向の傾斜角を検出する振子式の本機ローリングセンサ120と、トラクタ1が左右方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の本機ローリングジャイロセンサ121と、トラクタ1に対するロータリ耕耘機24の相対的な左右方向の傾斜角を検出するポテンショメータ型の作業機ポジションセンサ122と、トラクタ1に対するロータリ耕耘機24の左右方向の相対傾斜角をオペレータが設定する傾斜設定ダイヤル123と、耕耘爪40の耕耘深さ変動にて変化する耕耘リヤカバー43の回動角を検出するポテンショメータ型のリヤカバーセンサ124と、リヤカバーセンサ124の出力から限定された帯域の信号出力を取出すローパスフィルタまたはノッチフィルタ等のフィルタ125と、耕耘爪40の耕耘深さをオペレータが設定する耕深設定ダイヤル126と、前後車輪3,4の回転速度(走行速度)を検出するための車速センサ127と、リフトアーム29の回動角度を検出するポテンショメータ型のリフト角センサ129とが接続されている。
【0033】
また、姿勢制御コントローラ110には、図9に示すように、トラクタ1の前後方向の傾斜角を検出する振子式の本機ピッチングセンサ130と、トラクタ1が前後方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の本機ピッチングジャイロセンサ131と、ロータリ耕耘機24が左右方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の作業機ローリングジャイロセンサ132と、ロータリ耕耘機24が前後方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の作業機ピッチングジャイロセンサ133とが接続されている。
【0034】
姿勢制御コントローラ110には、図9に示すように、出力系の各種電磁弁、即ち、上昇制御電磁弁102と、下降制御電磁弁103と、傾斜制御電磁弁104とが接続されている。本機ピッチングジャイロセンサ131、及び作業機ピッチングジャイロセンサ133のいずれかまたは両方の検出結果と、リヤカバーセンサ124の耕耘深さの検出結果とに基づき、上昇制御電磁弁102または下降制御電磁弁103のいずれかを切換えて、昇降制御油圧シリンダ28を作動させ、耕耘爪40の耕耘深さが耕深設定ダイヤル126の設定耕深値になるように、耕耘爪40の耕耘深さを自動的に制御するための耕耘深さ自動制御を実行することになる。
【0035】
また、本機ローリングジャイロセンサ121、及び作業機ローリングジャイロセンサ132のいずれかまたは両方の検出結果と、本機ローリングセンサ120のトラクタ1の左右傾斜角の検出結果に基づき、傾斜制御電磁弁104を切換えて、傾斜制御油圧シリンダ32を作動させ、ロータリ耕耘機24の左右方向の傾斜角が傾斜設定ダイヤル123の設定傾斜角になるように、ロータリ耕耘機24の左右方向の傾斜角を自動的に制御するための傾斜角自動制御を実行することになる。
【0036】
本実施形態では、図1及び図2及び図8に示されるように、運転部(キャビン)7内の操縦座席8の前方の床板59から突出する操縦コラム60上に丸ハンドル型の操縦ハンドル9が配置され、操縦コラム60より右方にスロットルレバー117と左右ブレーキペダル61とが配置されている。また、操縦コラム60より左方にクラッチペダル62が配置されている。操縦座席8の右側コラム上には、作業機昇降レバー63と、PTO変速レバー64と、傾斜設定ダイヤル123と、耕深設定ダイヤル126とが配置されている。操縦座席8の左側コラム上には走行変速レバー65が配置されている。操縦座席8の左側コラムの前にはデフロックペダル66が配置されている。操縦座席8の後方側で、作業機用昇降機構20の上面側には、本機ローリングセンサ120と、本機ローリングジャイロセンサ121と、本機ピッチングセンサ130と、本機ピッチングジャイロセンサ131とが配置されている。
【0037】
また、図2及び図5及び図8に示されるように、耕耘上面カバー41の後部の上面には、リヤカバーセンサ124が配置されている。耕耘リヤカバー43と、リヤカバーセンサ124とを、センサアーム67及びセンサリンク68等を介して連結する。耕耘上面カバー41の上面の左右幅の略中央には、メインビーム36を介して、作業機ローリングジャイロセンサ132と、作業機ピッチングジャイロセンサ133とが配置されている。
【0038】
次に、作業機姿勢適応制御のフローチャート(図10)を参照しながら、ロータリ耕耘機24の姿勢適応制御態様を説明する。
【0039】
ロータリ耕耘機24を、ロワーリンク21及びトップリンク22を介してトラクタ1の後側に昇降可能に連結し、トラクタ1のエンジン5が始動され、自動制御作動(図示しない自動制御スイッチのON操作)中は(S1;yes)、リフト角センサ129からのロータリ耕耘機24の対本機支持高さ検出値と、本機ローリングセンサ120の左右傾斜角検出値と、本機ローリングジャイロセンサ121の左右傾斜の角速度検出値と、本機ピッチングセンサ130の前後傾斜角検出値と、本機ピッチングジャイロセンサ131の前後傾斜の角速度検出値と、車速センサ127の車速検出値(後車輪4の回転速度)とを読み込む(S2)。
【0040】
そして、傾斜制御アクチュエータとしての傾斜制御油圧シリンダ32、または昇降制御アクチュエータとしての昇降制御油圧シリンダ28が作動中か否かを判断する(S3)。傾斜制御油圧シリンダ32または昇降制御油圧シリンダ28が作動中ではない場合(S3;no)、作業機ローリングジャイロセンサ132の左右傾斜の角速度検出値と、作業機ピッチングジャイロセンサ133の前後傾斜の角速度検出値とが読み込まれ(S4)、図11に示す作業機傾斜制御(S5)、または図12に示す耕耘深さ制御(S6)が実行される。
【0041】
他方、傾斜制御油圧シリンダ32または昇降制御油圧シリンダ28が作動していて、ロータリ耕耘機24の姿勢が変更されている途中のときには(S3;yes)、作業機ローリングジャイロセンサ132から出力された左右傾斜の角速度検出値、及び作業機ピッチングジャイロセンサ133から出力された前後傾斜の角速度検出値を読み込まない。その角速度検出値を読み込んだときには、その読み込んだ角速度検出値はキャンセルされ、無効にされる。そのため、各ジャイロセンサ132,133のいずれか一方の角速度検出値が出力されても、傾斜制御油圧シリンダ32または昇降制御油圧シリンダ28の作動途中の手動制御または自動制御が各ジャイロセンサ132,133のいずれか一方の出力にて中止されることがなく、その手動制御(同一の連続した制御)または自動制御(図11または図12に示す1サイクルの制御)の動作が完了するまで、ロータリ耕耘機24の姿勢が継続して変更されることになる。
【0042】
昇降制御油圧シリンダ28及び傾斜制御油圧シリンダ32が駆動されない状態(トラクタ1に対するロータリ耕耘機24の高さ及び左右傾斜が固定された状態)では、圃場の凹凸によってトラクタ1とロータリ耕耘機24とが一体的にローリングまたはピッチングすることが理想であり、望ましい。しかしながら、現実には、ロワーリンク21及びトップリンクを、トラクタ1及びロータリ耕耘機24に対して球関継手などを介して連結しているから、ロワーリンク21及びトップリンク22の撓み、及び各リンク21,22の連結部の振れ及びガタ等により、トラクタ1とロータリ耕耘機24とは、ローリングまたはピッチングの動作に差異が生じることになるので、これらの場合には、トラクタ1及びロータリ耕耘機24における各ローリングジャイロセンサ121,132の双方または一方の検出値に基づいて、図11に示すローリング制御(傾斜角制御)を実行し、同様に、トラクタ1及びロータリ耕耘機24における各ピッチングジャイロセンサ131,133の双方または一方の検出値に基づいて、図12に示すピッチング制御(耕耘深さ制御)を実行する。
【0043】
次に、図11に示されるように、トラクタ1に装着したロータリ耕耘機24の左右方向の傾斜を制御する作業機傾斜制御について説明する。
【0044】
本機ローリングジャイロセンサ121、または作業機ローリングジャイロセンサ132のいずれかの角速度検出値が、姿勢制御コントローラ110に入力された場合(S7;yes)、前記各ジャイロセンサ121,132の角速度検出値の平均値(または読み込まれた角速度検出値のいずれか一方であってその平均値に最も近似した角速度検出値、または読み込まれた角速度検出値のいずれか一方であって最も大きい角速度検出値)に基づき、ロータリ耕耘機24の傾斜方向(左右いずれか)を演算する(S8)。そして、傾斜制御電磁弁104を、ロータリ耕耘機24の左右傾斜を修正する方向に作動させ、傾斜制御油圧シリンダ32の左傾斜(左側が下降、右側が上昇)または右傾斜(右側が下降、左側が上昇)の動作を開始し、ロータリ耕耘機24の左右いずれか一方の傾斜角を変更させる(S9)。
【0045】
傾斜制御油圧シリンダ32が傾斜制御電磁弁104の切換にて作動を開始したときには、オペレータが設定した傾斜設定ダイヤル123の傾斜角度の傾斜角設定値と、トラクタ1に対するロータリ耕耘機24の現在の左右方向の傾斜角度を検出した作業機ポジションセンサ122のポジション検出値とが読み込まれる(S10)。その読み込まれた傾斜角設定値及びポジション検出値に基づき、ロータリ耕耘機24の左右方向の傾斜角を演算する(S11)。ステップ11にて演算されたロータリ耕耘機24の左右方向の傾斜角が、傾斜設定ダイヤル123の傾斜角設定値と一致するか否かを判断する(S12)。
【0046】
そして、ロータリ耕耘機24の左右方向の傾斜角が、傾斜設定ダイヤル123の傾斜角設定値と一致した場合(S12;yes)、傾斜制御電磁弁104を中立位置に復帰維持して(S13)、傾斜制御油圧シリンダ32を停止させる。一定時間が経過したときに(S14;yes)、ロータリ耕耘機24の傾斜角自動制御(1サイクルの自動制御)を完了し、各ジャイロセンサ121,132の角速度検出値を読み込む上述のステップ7の動作に戻る。なお、上述のステップ7において、各ジャイロセンサ121,132のいずれからも出力がないときには(S7;no)、ロータリ耕耘機24の水平に対する現在の傾斜角度が維持される。
【0047】
次に、図12に示されるように、トラクタ1に装着したロータリ耕耘機24の耕耘爪40の耕耘深さを制御する耕耘深さ制御について説明する。
【0048】
本機ピッチングジャイロセンサ131、または作業機ピッチングジャイロセンサ133のいずれかの角速度検出値が、姿勢制御コントローラ110に入力された場合(S15;yes)、前記各ジャイロセンサ131,133の角速度検出値の平均値(または読み込まれた角速度検出値のいずれかであってその平均値に最も近似した角速度検出値、または読み込まれた角速度検出値のいずれかであって最も大きい角速度検出値)に基づき、耕耘爪40の耕耘深さが変化する方向を演算する(S16)。そして、上昇制御電磁弁102、または下降制御電磁弁103のいずれかを、耕耘爪40の耕耘深さを修正する方向に作動させ、昇降制御油圧シリンダ28が上昇動作または下降動作を開始させ、耕耘爪40の耕耘深さを修正する(S17)。
【0049】
上昇制御電磁弁102、または下降制御電磁弁103のいずれかが作動を開始したときに、オペレータが設定した耕深設定ダイヤル126の耕耘深さ設定値と、耕耘爪40の現在の耕耘深さを検出したリヤカバーセンサ124の耕耘深さ検出値とを読み込み(S18)、その耕耘深さ設定値と耕耘深さ検出値とに基づき、耕耘爪40の耕耘深さを演算して(S19)、耕耘爪40の耕耘深さが、耕深設定ダイヤル126の耕耘深さ設定値と一致するか否かを判断する(S20)。
【0050】
そして、耕耘爪40の耕耘深さが、耕深設定ダイヤル126の耕耘深さ設定値と一致していないときには(S20;no)、上昇制御電磁弁102、または下降制御電磁弁103のいずれかを作動させるためのステップ17の制御動作を継続する。そのステップ17の制御動作にて、耕耘爪40の耕耘深さが、耕深設定ダイヤル126の耕耘深さ設定値と一致した場合(S20;yes)、上昇制御電磁弁102及び下降制御電磁弁103を中立位置に復帰維持して(S21)、昇降制御油圧シリンダ28を停止させ、一定時間が経過したときに(S22;yes)、耕耘爪40の耕耘深さ自動制御(1サイクルの自動制御)が完了して、各ジャイロセンサ131,133の角速度検出値を読み込む上述のステップ15の動作に戻る。なお、上述のステップ15において、各ジャイロセンサ131,133のいずれからも出力がないときは(S15;no)、耕耘爪40の現在の耕耘深さが維持される。
【0051】
上記の記載並びに図9などから明らかなように、前車輪3及び後車輪4にて走行自在に支持された作業車両としてのトラクタ1に、農作業機としてのロータリ耕耘機24をリンク機構としてのロワーリンク21及びトップリンク22を介して昇降可能に装着し、前記農作業機24を昇降動する昇降制御アクチュエータとしての昇降制御油圧シリンダ28と、前記農作業機24を前記作業車両1に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータとしての傾斜制御油圧シリンダ32と、前記作業車両1の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサ120と、前記作業車両1の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサ121と、前記昇降制御アクチュエータ28及び前記傾斜制御アクチュエータ32を作動する姿勢制御手段としての姿勢制御コントローラ110とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機24の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサ132と、前記農作業機24の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサ133とを備えたものであるから、前記農作業機24の姿勢が変化したときに、前記農作業機24の左右方向の傾動の開始とその方向とを前記作業機ローリングジャイロセンサ132にて検出できる。前記農作業機24の上下動の開始とその方向とを前記作業機ピッチングジャイロセンサ133にて検出できる。例えばトラクタ1の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータ32及び前記昇降制御アクチュエータ28の応答性を向上できる。
【0052】
上記の記載並びに図9などから明らかなように、前記姿勢制御手段110は、前記傾斜制御アクチュエータ32の作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ121、または前記作業機ローリングジャイロセンサ132のいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタ1の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータ32の応答性を向上できる。そのため、前記傾斜制御アクチュエータ32の制御が遅れて既耕地面に凹凸が形成されるのを防止できる。
【0053】
上記の記載並びに図9などから明らかなように、前記姿勢制御手段110は、前記昇降制御アクチュエータ28の作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサ133の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタ1の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータ28の応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータ28の制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機24の耕耘爪40の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪40等を駆動するPTO駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪40の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機24を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。
【0054】
上記の記載並びに図9などから明らかなように、前記作業車両1の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサ131を備え、前記姿勢制御手段110は、前記昇降制御アクチュエータ28の作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ131、または前記作業機ピッチングジャイロセンサ133のいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタ1の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータ28の応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータ28の制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機24の耕耘爪40の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪40などを駆動するPTO駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪40の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機24を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。
【0055】
上記の記載並びに図9などから明らかなように、前記農作業機24の対地高さを検出する対地センサ124と、前記作業車両1の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサ130とを備え、前記姿勢制御手段110は、前記昇降制御アクチュエータ28の作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサ133からの出力にて開始したときに、前記対地センサ124、または前記本機ピッチングセンサ130のいずれかまたは両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータ28の1サイクルの耕耘深さ自動制御を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサ133からの出力を読み込む動作に戻るように制御するものであるから、例えばトラクタ1の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータ28の応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータ28のハンチング動作を防止でき、前記農作業機24の耕耘爪40の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪40などを駆動するPTO駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪40の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機24を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。
【0056】
上記の記載並びに図9などから明らかなように、前記姿勢制御手段110は、前記昇降制御アクチュエータ28または前記傾斜制御アクチュエータ32の一方または両方が駆動して農作業機24が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機24上の前記作業機ローリングジャイロセンサ132または前記作業機ピッチングジャイロセンサ133の検出値を読み込まないように制御するものである。言い換えれば、前記姿勢制御手段110は、前記農作業機24の姿勢が、前記昇降制御アクチュエータ28または前記傾斜制御アクチュエータ32の作動にて変更されている途中に、前記本機ローリングジャイロセンサ121、または前記作業機ローリングジャイロセンサ132、または前記作業機ピッチングジャイロセンサ133から出力されても、前記各ジャイロセンサ121,132,133のいずれの出力にも応答することなく、前記農作業機24の姿勢を変更するための前記昇降制御アクチュエータ28または前記傾斜制御アクチュエータ32の動作が維持されるように制御するものである。従って、前記農作業機24の傾斜角制御または昇降制御(耕耘爪40の耕耘深さ制御)が、前記各ジャイロセンサ121,132,133のいずれかの出力にて誤作動するのを防止できる。前記昇降制御アクチュエータ28または前記傾斜制御アクチュエータ32のハンチング作動を低減して、それらの自動制御の性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】トラクタの側面図である。
【図2】同平面図である。
【図3】油圧式の作業機用昇降機構の側面説明図である。
【図4】同平面説明図である。
【図5】図2のロータリ耕耘機のV−V線矢視側断面図である。
【図6】同背面説明図である。
【図7】トラクタの油圧回路図である。
【図8】ロータリ耕耘機を連結したトラクタの後部の平面図である。
【図9】制御手段の機能ブロック図である。
【図10】作業機姿勢適応制御のフローチャートである。
【図11】作業機傾斜制御のフローチャートである。
【図12】耕耘深さ制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【0058】
1トラクタ(作業車両)
3前車輪
4後車輪
5エンジン
21ロワーリンク(リンク機構)
22トップリンク(リンク機構)
24ロータリ耕耘機(農作業機)
28昇降制御油圧シリンダ(昇降制御アクチュエータ)
32傾斜制御油圧シリンダ(傾斜制御アクチュエータ)
110姿勢制御コントローラ(姿勢制御手段)
120本機ローリングセンサ
124リヤカバーセンサ(対地センサ)
130本機ピッチングセンサ
131本機ピッチングジャイロセンサ
132作業機ローリングジャイロセンサ
133作業機ピッチングジャイロセンサ
【出願人】 【識別番号】000006781
【氏名又は名称】ヤンマー株式会社
【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17年5月10日(2005.5.10)
【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2006−314209(P2006−314209A)
【公開日】 平成18年11月24日(2006.11.24)
【出願番号】 特願2005−137402(P2005−137402)