| 【発明の名称】 |
トラクター耕深制御機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】武山 隆一
【住所又は居所】大阪府大阪市北区茶屋町１番３２号 ヤンマー株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】トラクターの後部にロータリー耕耘装置を装着し、該ロータリー耕耘装置の後部に備えるリアカバーを耕深センサーとして利用して耕深制御を行う制御手段において、該耕深センサー異常時にても少なくとも予測できる耕深作業は可能とし、通常時にても耕耘の精度を向上する。
【解決手段】地面の凹凸を検知するリアカバーセンサー３４と耕深目標値を設定する耕深設定ダイヤルと車速を検出するための走行速度検知センサー３７と耕耘装置１３と該検知の出力をフィードバックし、耕深設定手段で設定した目標深さとなるよう昇降機構を制御するコントローラ３２を有したトラクターにおいて、該耕耘装置であるリフトアームの昇降を、車速が設定速度Ａ以下では不感帯は狭く一定幅とし、設定速度Ｂ以上では不感帯は広く一定幅とし、設定速度Ａと設定速度Ｂの間では該車速に応じて変更する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耕深を検知するセンサーと、耕深目標値を設定する手段と、車速を検出するためのセンサーと、作業機を昇降させるアクチュエータとをコントローラと接続し、耕深設定手段で設定した目標深さとなるように制御する制御装置を有したトラクターにおいて、
耕深目標値に対する不感帯を、作業時の車速が、低速側の設定速度Ａ未満では所定の狭い一定幅とし、高速側の設定速度Ｃ以上では所定の広い一定幅とし、設定速度Ａ以上と設定速度Ｃ未満の間では該車速の増加に比例して幅広くなるようにしたことを特徴とするトラクター作業機の耕深制御機構。
【請求項２】
請求項１記載の耕深制御機構において、
車速が、設定速度Ａ未満、及び、設定速度Ｃ以上では、作業機を昇降させるアクチュエータの制御ゲインは一定値とし、設定速度Ａと設定速度Ｃの間に設定した設定速度Ｂ未満設定速度Ａ以上では車速の増加に比例してゲインを増加し、設定速度Ｂ以上設定速度Ｃ未満では車速の増加に比例してゲインを減少することを特徴とするトラクター作業機の耕深制御機構。
【請求項３】
請求項１記載の耕深制御機構において、
車速が、設定速度Ａ未満、及び、設定速度Ｃ以上では、作業機を昇降させるアクチュエータの制御ゲインの上限値は一定値とし、設定速度Ａと設定速度Ｃの間に設定した設定速度Ｂ未満設定速度Ａ以上では車速の増加に比例してゲインの上限値を増加し、設定速度Ｂ以上設定速度Ｃ未満では車速の増加に比例してゲインの上限値を減少することを特徴とするトラクター作業機の耕深制御機構。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクターの後部に装着する作業機の高さ制御に関し、特に、トラクターにロータリー耕耘装置を装着し、該ロータリー耕耘装置の後部に備えるリアカバーを耕深センサーとして利用して耕深制御を行う制御手段の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からトラクター後部に昇降機構を介してロータリー耕耘装置を装着し、耕耘カバー後部にリアカバーを上下回動自在に枢支し、このリアカバーの回動角度を角度センサー等のセンサーで検出し、検出値の出力をフィードバックし、耕深設定手段で設定した設定深さとなるようにする昇降機構の耕深制御は公知である。
ここで、対地作業機の昇降位置、即ち、操縦部の耕深レバー等の設定器にて指示された耕深と、対地作業機であるロータリーの現在の耕深を比較しながら、該設定器にて指示された耕深に自動的に追随する過程において、トラクターの走行速度が高速となると追随指令に対する応答動作の遅れが大きくなり、又、耕深を感知している感知部が地表の僅かな凹凸を多く感知しすぎるなどにより、耕深が振動的に変化してハンチングを生ずるという問題がある。そこで、特許文献１では前述の耕深制御について、車速の高さに比例した不感帯を持たせることによって、応答動作の遅れ及びハンチングを改善している。
【特許文献１】特開昭５６−７５００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述の特許文献１のように単に走行速度に比例した不感帯の変更では、速度センサーの異常時には耕深制御が機能せずにロータリー耕耘装置が予測できない動きをする恐れがある。例えば、速度センサーの値がノイズ等により急に小さな値となると、不感帯も小さくなり、急激な昇降が行われることがある。また、車速が非常に低い作業開始時や滑りが発生した場合等では、該車側に比例した不感帯をそのまま耕深制御に適用すると、不感帯が小さいために急激な昇降制御がされてかえって耕耘の精度が悪くなることがある。
ここで、解決しようとする課題は、トラクターの後部にロータリー耕耘装置を装着し、該ロータリー耕耘装置の後部に備えるリアカバーを耕深センサーとして利用して耕深制御を行う制御手段において、該車速センサーが異常に大きな値や異常に小さな値が出力された時にても、少なくとも通常の耕深作業を可能とし、耕耘の精度を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、耕深を検知するセンサーと、耕深目標値を設定する手段と、車速を検出するためのセンサーと、作業機を昇降させるアクチュエータとをコントローラと接続し、耕深設定手段で設定した目標深さとなるように制御する制御装置を有したトラクターにおいて、耕深目標値に対する不感帯を、作業時の車速が、低速側の設定速度Ａ未満では所定の狭い一定幅とし、高速側の設定速度Ｃ以上では所定の広い一定幅とし、設定速度Ａ以上と設定速度Ｃ未満の間では該車速の増加に比例して幅広くなるようにしたものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載の耕深制御機構において、車速が、設定速度Ａ未満、及び、設定速度Ｃ以上では、作業機を昇降させるアクチュエータの制御ゲインは一定値とし、設定速度Ａと設定速度Ｃの間に設定した設定速度Ｂ未満設定速度Ａ以上では車速の増加に比例してゲインを増加し、設定速度Ｂ以上設定速度Ｃ未満では車速の増加に比例してゲインを減少するものである。
【０００７】
請求項３においては、請求項１記載の耕深制御機構において、車速が、設定速度Ａ未満、及び、設定速度Ｃ以上では、作業機を昇降させるアクチュエータの制御ゲインの上限値は一定値とし、設定速度Ａと設定速度Ｃの間に設定した設定速度Ｂ未満設定速度Ａ以上では車速の増加に比例してゲインの上限値を増加し、設定速度Ｂ以上設定速度Ｃ未満では車速の増加に比例してゲインの上限値を減少するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００９】
請求項１においては、前記耕深制御において、車速を検出するためのセンサーが異常な場合でも設定値Ａ又はＢの不感帯にて制御が可能である。即ち、該車速度を検出するためのセンサーが異常時にても予測できる耕深制御が可能である。また、車速が非常に高い場合や逆に非常に低い場合では、それぞれを一定の不感帯にて耕深制御を行うので精度が向上する。
【００１０】
請求項２においては、請求項１記載の効果と共に、車速を検出するためのセンサーが異常な場合でも設定値Ａ又はＢのゲインにて制御が可能である。即ち、該車速度を検出するためのセンサーが異常時にても予測できる耕深制御が可能である。また、車速が非常に高い場合や逆に非常に低い場合では、それぞれを一定のゲインにて耕深制御を行うので精度が向上する。
【００１１】
請求項３においては、請求項２記載の耕深制御機構において、全ての速度域の実験的に求めた最適なゲインが分からないときは、該ゲインの上限値のみを設定することで、請求項２同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係るロータリー耕耘装置を装着したトラクターの側面図、図２は本発明の実施形態に係る耕深制御の制御ブロック線図、図３は同じく制御ブロック回路図、図４は本発明の実施例１に係る耕深制御の車速と不感帯の関係を表わした図である。図５は本発明の実施例２に係る耕深制御の車速とゲインの関係を表わした図、図６は本発明の実施例３に係る耕深制御の車速とゲイン上限値の関係を表わした図である。
【００１３】
＜トラクター作業機＞
ここで、本発明に係る実施形態であるロータリー耕耘装置を装着したトラクター作業機について、図１を用いて説明する。
図１において、トラクター１は前部に前輪２、後部に後輪３を支承して、エンジンフレーム上のボンネット４内にエンジン５を収納し、該ボンネット４後部のダッシュボード２５上にステアリングハンドル６を配置し、該ステアリングハンドル６の後方ミッションケース９の上に油圧ケース８が載置され、該油圧ケース８上方に座席シート７が配置されている。該座席シート７の側部に主変速レバー１２やポジションレバー１０や耕深設定手段となる耕深設定ダイヤル３１等が配置されている。
【００１４】
前記ミッションケース９の後方には作業機装着装置１１を介してロータリー耕耘装置１３が装着されている。該作業機装着装置１１は前記ミッションケース９の後面に取り付けられたトップリンクブラケットに枢結されるトップリンク１５と、ミッションケース９又はリヤアクセルハウジングの両側に枢結されるロアリンク１６・１６からなり、該ロアリンク１６・１６の前後中途部には前記油圧ケース８より後方に突出されたリフトアーム１４・１４に枢結されたリフトロッド１７・１７の下端が枢結され、前記トップリンク１５とロアリンク１６・１６の後部にロータリー耕耘装置１３が連結され、前記リフトアーム１４を回動することによりロータリー耕耘装置１３を昇降できるようにしている。なお、前記左右のリフトロッド１７のうち一方は油圧シリンダにより構成されて、該油圧シリンダを作動させることにより作業機の傾斜制御を可能としている。
【００１５】
前記ロータリー耕耘装置１３は、前記ミッションケース９の後面より後方に突出したＰＴО軸よりユニバーサルジョイント等を介してロータリー耕耘装置１３のギアケースに動力を伝え、該ギアケースよりメインビーム内の伝動軸や側部に配置したチェーンケース１９のチェーン伝動機構を介して、該チェーンケース１９下部と左右反対側の側板下部との間に横架した耕耘爪軸に動力を伝えて、該耕耘爪軸に固定した耕耘爪２０・２０・・・・を回転できるようにしている。さらに、該耕耘爪２０・２０・・・・の先端の回転軌跡の上方及び上後方を覆うように耕耘カバー３０を備え、該耕耘カバー３０の後端にはリアカバー２２の前端を枢支している。なお、図示はしていないが該リアカバー２２の回動をリンク機構を介してトラクター後部に配したポテンショメータ等により成る耕深検出手段としてのリアカバーセンサー３４に伝達している。
【００１６】
＜フィードバック耕深制御＞
次に、前述のロータリー耕耘装置を装着したトラクターが耕耘作業を行う場合の、フィードバック耕深制御について、図２のブロック線図を用いて説明する。図２において、信号は矢印の向きに伝達され、「○」で示した合流部では信号は＋で正の結合、−で負の結合を表している。
ここで、図中右側より、現在の耕深位置であるリアカバー２２の回動角がリアカバーセンサー３４に検出されコントローラ３２にリアカバーセンサー値３６としてフィードバックして入力される。また、リアカバーセンサー値３６と図中左側の耕深設定ダイヤル３１にて設定された耕深目標値（設定値）３３とを比較演算した偏差よりコントローラ３２で制御量（ゲイン）が演算され、この制御量で電磁を作動させて、リフトアーム１４を昇降回動することにより耕耘作業を行う。ここで、トラクターの走行速度を検出する走行速度検出センサー３７によって走行速度値３８がコントローラ３２に入力しているが、この際のコントローラ３２の役割について詳細は各実施例にて説明する。
【実施例１】
【００１７】
次に、本発明に係る実施例１について、図３を用いて説明する。
図３は前述のトラクター１の走行速度と耕深制御の不感帯の大きさの関係を示している。不感帯とは、実際に耕耘作業を行う耕耘装置１３を昇降駆動する油圧シリンダへの圧油の送油を切り換える電磁バルブ２３の挙動に対する不確定性を意味する。つまり、本実施例ではリアカバーの検出感度であり、目標値（設定値）に対して検知高さの振れ幅と捉える。よって、不感帯の幅が大きいと鈍感となり、目標値に対して大きく高さが異なっても前記リフトアーム１４は油圧シリンダにより作動されず、不感帯の幅小さいと敏感となり、目標値に対してわずかに高さがずれても目標値に近づくように油圧シリンダが駆動されることになる。
そして、後述するＡ・Ｂ・Ｃの設定速度を設定する速度設定器２４がコントローラ３２と接続されている。
【００１８】
ここで、図４と下記に示すトラクター１の走行速度に応じた前述の耕深制御の不感帯幅を変更する制御を説明する。コントローラ３２は次の条件で電磁バルブを作動させる。
（１）設定速度Ａ未満では耕深制御の不感帯幅をＺ１にて一定とする。
（２）設定速度Ａ以上かつ設定速度Ｂ未満では耕深制御の不感帯幅をＺ１とＺ２の間で比例した値とする。
（３）設定速度Ｃ以上では耕深制御の不感帯幅をＺ２にて一定とする。
但し、速度はＡ＜Ｃであり、速度Ａは作業速度の最低値近傍であり、速度Ｃは作業速度の最高値近傍とし、速度設定器２４で設定可能とする。不感帯はＺ１＜Ｚ２とする。
【００１９】
具体的に説明すると、実施例１における耕深制御は、走行速度検出センサー３７で走行速度を検知し、検知した値が走行速度がＡまでの低速域では不感帯の大きさは常にＺ１と小さな値として、耕深目標値（設定値）３３からわずかに離れると電磁バルブ２３を作動させて、目標値となるように昇降制御する。従って、作業開始時や負荷の増加で設定速度以下の極低速となったときに、または、走行速度がＡ以上であってノイズ等により走行速度検出センサー３７が異常に小さな値となった場合等でも、作業機が敏感に昇降することがなく、仕上がりをきれいにすることができる。
走行速度がＡ以上かつ設定速度Ｃ未満では、走行速度の増加に比例して不感帯が大きくなり、通常の耕深制御が行われる。
走行速度が設定速度Ｃ以上の場合には、不感帯の大きさはＺ２とする。よって、走行速度検出センサー３７がノイズ等で異常に速い値が検知された場合でも不感帯幅はＺ２以上とはならず、高速の作業時に不感帯が異常に大きくなって耕深制御しない部分ができることがない。また、作業速度があまりにも速いために不感帯も大きくなって制御遅れが生じることもない。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明に係る実施例２について、図５を用いて説明する。
図５は前述のトラクター１の走行速度と耕深制御ゲインの大きさの関係を示しているゲインとは、ここでは実際に耕耘作業を行う耕耘装置１３の昇降駆動する油圧シリンダへの圧油の送油を切り換える電磁バルブ２３へのコントローラからの制御入力値であり、リフトアーム１４を回動する速さを意味する。
【００２１】
従来から耕深目標値（設定値）３３と実際のリアカバーセンサー値３６と比較して、その差が大きい程、早く目標値となるように、ゲインを大きくして、油圧シリンダに圧油を多く送油して早く作動するようにしている。しかし、リフトアーム１４を速く動かすと慣性力も大きくなり、目標値に至ったときに止めるトラクター１の反動も大きくなる。ここで、図４と下記に示すようにトラクター１の走行速度に応じた前述の耕深制御のゲインを変更するのである。
（１）設定速度Ａ未満では耕深制御のゲインをＧ１にて一定とする。
（２）設定速度Ａ以上かつ設定速度Ｂ未満では耕深制御のゲインを走行速度の増速に比例してゲイン値Ｇ１とＧ２の間で増加する値とする。設定速度Ｂ以上かつ設定速度Ｃ未満では耕深制御のゲインを走行速度の増速に比例してゲイン値Ｇ２とＧ３の間で減少する値とする。
（３）設定速度Ｃ以上では耕深制御のゲインをＧ３にて一定とする。
但し、速度はＡ＜Ｂ＜Ｃ、ゲイン値はＧ３＜Ｇ１＜Ｇ２とする。
【００２２】
つまり、実施例２においては、走行速度がＡ未満までの低速走行ではゲインはＧ１として、Ｇ１に相当する速さで油圧シリンダを伸縮する。設定速度Ａ以上かつ設定速度Ｂ未満の低い作業速度では、耕深制御のゲインは走行速度の増速に比例して増加させて、速度が速くなるほど油圧シリンダも速く動かすのである。そして、設定速度Ｂ以上かつ設定速度Ｃ未満の高速の作業域では、耕深制御のゲインを走行速度の増速に比例して減少させて、油圧シリンダは徐々に作動速度を減少させて、作業機が素早く昇降してバタツクことを防止する。設定速度Ｃ以上の作業域を越えるような速さではゲインを小さくして、油圧シリンダを遅く作動させるようにする。こうして、走行速度検出センサー３７が異常に高い値や低い値を検出しても、ゲイン値Ｇ１・Ｇ３は低いゲインを出力して急速な油圧シリンダの伸縮による損傷等を防止する。
【実施例３】
【００２３】
次に、本発明に係る実施例３について、図６を用いて説明する。
図３は前述のトラクター１の走行速度と耕深制御のゲイン上限値の関係を示している。
ここで、図６と下記に示すようにトラクター１の走行速度に応じた前述の耕深制御ゲイン上限値を変更する。
（１）設定速度Ａ未満では耕深制御のゲイン上限値をＵ１にて一定とする。
（２）設定速度Ａ以上かつ設定速度Ｂ未満では耕深制御のゲイン上限値を走行速度の上昇に比例して増加する。設定速度Ｂ以上かつ設定速度Ｃ未満では耕深制御のゲイン上限値を走行速度の上昇に比例して減少する。
（３）設定速度Ｃ以上では耕深制御のゲイン上限値をＵ３にて一定とする。
但し、ゲイン上限値はＵ３＜Ｕ１＜Ｕ２とする。
【００２４】
つまり、実施例３においては、耕深目標値（設定値）３３と実際のリアカバーセンサー値３６と比較して、その差が大きい程、早く目標値となるように、ゲインを大きくして、油圧シリンダに圧油を多く送油して速く作動するようにしているが、そのゲインは走行速度によって上限が設定されている。即ち、走行速度がＡ未満までの低速走行ではゲインの上限値はＵ１とする。設定速度Ａ以上かつ設定速度Ｂ未満の低い作業速度では、耕深制御のゲインの上限値は走行速度の増速に比例して増加させる。そして、設定速度Ｂ以上かつ設定速度Ｃ未満の高速の作業域では、耕深制御のゲインの上限値は走行速度の増速に比例して減少させる。設定速度Ｃ以上の作業域を越えるような速さではゲインの上限値はＵ３の小さな値とする。こうして、走行速度検出センサー３７が異常に高い値や低い値を検出しても、ゲイン値Ｇ１・Ｇ３は低いゲインを出力して急速な油圧シリンダの伸縮による損傷等を防止する。また、実施例２に対して、全ての速度域の実験的に求めた最適なゲインが分からないときは、該ゲインの上限値のみを設定することで、実施例２同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリー耕耘装置を装着したトラクターの側面図。
【図２】本発明の実施形態に係る耕深制御の制御ブロック線図。
【図３】同じく制御ブロック回路図。
【図４】本発明の実施例１に係る耕深制御の車速と不感帯の関係を表わした図。
【図５】本発明の実施例２に係る耕深制御の車速とゲインの関係を表わした図。
【図６】本発明の実施例３に係る耕深制御の車速とゲイン上限値の関係を表わした図。
【符号の説明】
【００２６】
１ トラクター
１３ 耕耘装置
１４ リフトアーム
２２ リアカバー
３２ コントローラ
３４ リアカバーセンサー
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| 【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
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| 【出願日】 |
平成１７年５月１９日（２００５．５．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８０６２１
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
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| 【公開番号】 |
特開２００６−３２０２５１（Ｐ２００６−３２０２５１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−１４６３３３（Ｐ２００５−１４６３３３） |
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