| 【発明の名称】 |
農作業機のローリング制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】梅本 享
【氏名】高田 富美男
【氏名】杉原 陽一
【氏名】梶野 浩司
【氏名】永井 宏紀
【氏名】青山 健一
【氏名】福本 俊也
|
| 【要約】 |
【課題】検出された機体傾斜角度に基づいて、対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定傾斜角度に維持されるように、対地作業装置を駆動ローリングさせるローリング制御装置において、通常は検出された機体傾斜角度と設定傾斜角度との偏差に基づいてローリング制御し、畦際等の圃場面の起伏が急でローリングアクチュエータの最大速度で対地作業装置をローリング駆動しても追随が不可能な場合は、ローリングアクチュエータの制御の仕方を替えて作業装置のローリング姿勢の安定化を図る。
【解決手段】対地作業装置を駆動ローリングさせるローリング制御装置において、現在の走行機体の傾斜変化の状態が、ローリングアクチュエータの最大速度で対地作業装置をローリング駆動しても追随が不可能な状態にある場合は、設定傾斜角度と検出傾斜角度との偏差によらず、機体の傾斜変化の方向とは反対方向に機体が傾動するように制御を行うことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機体の左右傾斜角度を検出する傾斜検出手段を備え、検出された機体傾斜角度に基づいて、走行機体にローリング自在に連結した対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定傾斜角度に維持されるように、対地作業装置をローリングアクチュエータによって駆動ローリングさせるローリング制御手段を設けてある農作業機のローリング制御装置であって、
現在の走行機体の傾斜変化状態が、ローリングアクチュエータの最大速度で対地作業装置をローリング駆動することで追随可能な状態にあるかどうかを判断する判断手段を備え、
追随可能であることが判断された場合には、検出された機体傾斜角度と設定傾斜角度との偏差に基づいて対地傾斜姿勢が設定傾斜角度目標傾斜方向へローリングアクチュエータが作動するように制御し、追随不能であることが判断された場合には、ローリングアクチュエータが前記目標傾斜方向へ作動させる制御に代えて、機体が傾斜変化しつつある方向とは反対の方向へ傾動するようにローリングアクチュエータを作動させるよう制御すべく追随可能か否かの判断に基づいて制御形態を選択すべく構成してあることを特徴とする農作業機のローリング制御装置。
【請求項２】
前記判断手段が、機体の傾斜変化速度と、ローリングアクチュエータを最大速度で駆動したときの対地作業装置の傾斜変化速度とを比較して行われるものである請求項１に記載の作業機のローリング制御装置。
【請求項３】
ローリングアクチュエータの目標速度は、ローリングアクチュエータの目標長さとローリングアクチュエータの検出長さとの差に基づいて算出するものである請求項１に記載の農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】
本発明は、農用トラクタなどの農作業機に利用するローリング制御装置に係り、特には、走行機体の左右傾斜角度を検出する傾斜検出手段を備え、検出された気体傾斜角度に基づいて、走行機体に駆動ローリング自在に連結した対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定角度に維持されるように対地作業装置を油圧シリンダなどのローリングアクチュエータによって駆動ローリングさせるローリング制御手段を設けてある農作業機のローリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記ローリング制御装置としては、目標値と検出値との偏差が小さいうちは偏差に応じた速度でローリングシリンダを作動させ、目標値との偏差が大きくなると傾斜状態の変化速度に応じた速度でローリングシリンダを作動させるものが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１８６１１２号公報（第３頁、段落番号「００１４」〜「００１５」、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の上記ローリング制御装置によると、変化速度が遅い時にはローリングシリンダの作動速度が緩やかに制御され、急激な傾斜地などで傾斜変化速度が速いときにはローリングシリンダの作動速度が速く変更されるものであるが、ローリングシリンダの作動速度には限度があり、好適に機体傾斜に追随させてローリング制御することが困難になることがあった。
【０００５】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、機体傾斜の挙動に応じたローリング制御を行うようにすることで、作業装置のローリング姿勢の安定化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【０００７】
（構成） 請求項１に係る発明は、走行機体の左右傾斜角度を検出する傾斜検出手段を備え、検出された機体傾斜角度に基づいて、走行機体にローリング自在に連結した対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定傾斜角度に維持されるように、対地作業装置をローリングアクチュエータによって駆動ローリングさせるローリング制御手段を設けてある農作業機のローリング制御装置であって、
現在の走行機体の傾斜変化状態が、ローリングアクチュエータの最大速度で対地作業装置をローリング駆動することで追随可能な状態にあるかどうかを判断する判断手段を備え、
追随可能であることが判断された場合には、前記設定傾斜角度と検出傾斜角度との偏差のみに基づいてローリングアクチュエータの目標速度を演算し、追随不能であることが判断された場合には、前記偏差と傾斜変化速度に基づいてローリングアクチュエータの目標速度を演算する目標速度演算手段を備えてあることを特徴とする。
【０００８】
（作用） 上記構成によると、現在の走行機体の傾斜変化状態が、ローリングアクチュエータの最大速度で対地作業装置をローリング駆動することで追随可能な状態にあるかどうかが判断され、追随可能であることが判断された場合には、設定傾斜角度と検出傾斜角度との偏差のみに基づいてローリングアクチュエータの目標速度が演算されて、その演算された速度でローリングアクチュエータが駆動制御される。また、追随不能であることが判断された場合には、偏差と傾斜変化速度に基づいてローリングアクチュエータの目標速度が演算されて、その演算された速度でローリングアクチュエータが駆動制御される。
【０００９】
（効果） 本発明によれば、機体傾斜の挙動に応じたローリング制御を行うようにすることで、作業装置のローリング姿勢の安定化を図ることが可能となった。
【００１０】
〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１１】
（構成） 請求項２に係る発明は、走行機体の左右傾斜角度を検出する傾斜検出手段を備え、検出された機体傾斜角度に基づいて、走行機体にローリング自在に連結した対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定傾斜角度に維持されるように、対地作業装置をローリングアクチュエータによって駆動ローリングさせるローリング制御手段を設けてある農作業機のローリング制御装置であって、
現在の走行機体の傾斜変化状態が、ローリングアクチュエータの最大速度で対地作業装置をローリング駆動することで追随可能な状態にあるかどうかを判断する判断手段を備え、
追随可能であることが判断された場合には、目標傾斜方向へローリングアクチュエータを作動させ、追随不能であることが判断された場合には、機体傾斜方向と反対方向へローリングアクチュエータを作動させるよう構成してあることを特徴とする。
【００１２】
（作用） 上記構成によると、現在の走行機体の傾斜変化状態が、ローリングアクチュエータの最大速度で対地作業装置をローリング駆動することで追随可能な状態にあるかどうかが判断され、追随可能であることが判断された場合には、目標傾斜方向へローリングアクチュエータが作動制御され、追随不能であることが判断された場合には、機体傾斜方向と反対方向へローリングアクチュエータが作動制御される。
【００１３】
（効果） 本発明によれば、機体傾斜の挙動に応じたローリング制御を行うようにすることで、作業装置のローリング姿勢の安定化を図ることが可能となった。
【００１４】
〔請求項３に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１５】
（構成） 請求項３に係る発明は、請求項１または２の発明において、前記判断手段が、機体の傾斜変化速度と、ローリングアクチュエータを最大速度で駆動したときの対地作業装置の傾斜変化速度とを比較して行われるものである。
【００１６】
（作用・効果） 上記構成によると、機体の傾斜変化速度とローリングアクチュエータを最大速度で駆動したときの対地作業装置の傾斜変化速度とが比較され、機体の傾斜変化速度のほうが対地作業装を最大速度でローリングさせた場合の傾斜変化速度より大きい場合には、現在の走行機体の傾斜変化状態が対地作業装置を最大速度でローリング駆動しても追随不能であると判断され、また、機体の傾斜変化速度のほうが対地作業装を最大速度でローリングさせた場合の傾斜変化速度以下の場合には、現在の走行機体の傾斜変化状態が対地作業装置を最大速度でローリング駆動して可能であると判断される。
【００１７】
〔請求項４に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１８】
（構成） 請求項４に係る発明は、請求項１または２の発明において、前記判断手段が、ローリングアクチュエータの目標長さとローリングアクチュエータの検出長さとの差を設定値に比較して行われるものである。
【００１９】
（作用・効果） 上記構成によると、ローリングアクチュエータの目標長さとローリングアクチュエータの検出長さとの差が予め設定されている設定値に対して比較され、その差が設定値より大きいと、現在の走行機体の傾斜変化状態が対地作業装置を最大速度でローリング駆動しても追随不能であると判断され、また、その差が設定値以下であると、現在の走行機体の傾斜変化状態が対地作業装置を最大速度でローリング駆動して可能であると判断される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は農作業機の一例である農用トラクタの全体を、また、図２はその後部を示しており、走行機体としてのトラクタ本機１は、操向輪としての前輪２と主推進車輪としての後輪３とで走行する４輪駆動型に構成され、機体後部に配備されたミッションケース４に、トップリンク５ａと左右一対のロアーリンク５ｂからなる３点リンク機構５を介して、対地作業装置の一例であるロータリ耕耘装置６が連結されている。ミッションケース４の上部には、単動型の油圧シリンダからなるリフトシリンダ７により上下に揺動駆動される左右一対のリフトアーム８が備えられ、これら左右のリフトアーム８と左右のロアーリンク５ｂとが、リフトロッド９、及び複動型の油圧シリンダからなるローリングアクチュエータ１０を介してそれぞれ連結されている。
【００２１】
図３に示すように、リフトシリンダ７に接続された電磁制御弁１１が制御装置１２により操作されて、リフトシリンダ７及びリフトアーム８によりロータリ耕耘装置６が昇降駆動される。また、ローリングアクチュエータ１０に接続された電磁制御弁１３が制御装置１２により操作されて、ローリングアクチュエータ１０が伸縮作動されることでロータリ耕耘装置６がローリング駆動されて、その左右傾斜角度が変更されるようになっている。
【００２２】
この農用トラクタは、ロータリ耕耘装置６の耕深を設定値に維持する昇降制御、トラクタ本機１に対するロータリ耕耘装置６の高さを任意に調節するポジション制御、および、水平面に対するロータリ耕耘装置６の左右方向の傾斜角度を設定角度に維持するローリング制御が可能となっている。
【００２３】
ロータリ耕耘装置６の後部には、耕耘跡を鎮圧整地する後カバー１５が上下揺動自在かつ下方付勢状態に備えられ、この後カバー１５の上下揺動角度を検出する耕深センサ１６が備えられて、その検出信号が前記制御装置１２に入力されている。他方、制御装置１２には、ダイヤル操作式のポテンショメータからなる耕耘設定器１７と自動耕深制御を入り切りするオンオフスイッチ１８が接続されており、このオンオフスイッチ１８を「入り」にしておくと、耕深センサ１６の検出値が耕深設定器１７の設定値と均衡するように電磁制御弁１１が操作されて、リフトシリンダ７によりロータリ耕耘装置６が自動的に昇降駆動されることで、実耕深が耕深設定器１７の設定値に対応した深さに安定維持されるようになっている。
【００２４】
また、制御装置１２には、リフトアーム８の上下角度を検出する角度センサ１９と、ポジションレバー２０によって操作されるポジション設定器２１が接続されており、前記オンオフスイッチ１８を「切り」にして自動耕深制御を停止した状態では、ポジション制御のみが実行され、角度センサ１９の検出値がポジション設定器２１の設定値と均衡するまで電磁制御弁１１が操作されて、リフトシリンダ７がその位置に保持される。
【００２５】
なお、オンオフスイッチ１８を「入り」にしての自動耕深制御中にポジションレバー２０を大きく上昇方向に操作すると、耕深設定器１７の設定耕深に対応する角度センサ１９の検出値と、ポジション設定器２１の目標値とが比較されて、ポジション設定器２１の目標値の方が高い場合、ポジション制御が優先作動するようになっている。従って、自動耕深制御による耕耘作業において、畦際における機体方向転換時には、ポジションレバー２０を上限にまで操作することにより、ロータリ耕耘装置６を地上に持上げることができ、また、機体方向転換後にポジションレバー２０を下限まで操作することで、耕深設定器１７で設定されている耕深での自動耕深制御を再開することができる。
【００２６】
この農用トラクタでは、ロータリ耕耘装置６の水平面に対する左右方向の傾斜角度を設定角度に維持するようにローリング駆動するローリング制御手段が備えられており、制御装置１２に接続したダイヤル操作式のポテンショメータからなる傾斜設定器２５を調節操作することで、ロータリ耕耘装置６の左右方向の設定角度を任意に変更することができるようになっている。
【００２７】
このローリング制御には、前記傾斜設定器２５の他に、トラクタ本機（走行機体）１の左右傾斜角度を検出する傾斜センサ２６と、トラクタ本機１の左右傾斜方向の角速度を検出する振動ジャイロ型の角速度センサ２７と、ローリングシリンダ１０の作動長さを検出するストロークセンサ２８とが利用される。つまり、図４のブロック図に示すように、傾斜センサ２６と角速度センサ２７からの情報に基づいてトラクタ本機１の左右方向での傾斜角度θが演算され、トラクタ本機１がこの傾斜角度θにある時にロータリ耕耘装置５を傾斜設定器２５による設定角度にするために必要なローリングシリンダ１０の目標シリンダ長さＬ0 が割り出され、この目標シリンダ長さＬ0 と、ストロークセンサ２８で検出された検出シリンダ長さＬとの偏差に基づいて目標速度が算出され、この目標速度でローリングシリンダ１０を作動させるように電磁制御弁１３が制御されるのである。
【００２８】
図５に、傾斜センサ２６と角速度センサ２７からの情報に基づいてトラクタ本機１の左右傾斜角度θを演算する制御ブロック図が示されている。図から判るように、ここでは、角速度センサ２７からの信号を積分することで傾斜角度を演算するとともに、その誤差を傾斜センサ２６からの信号で補正する形態が採用されている。
【００２９】
つまり、温度等の諸条件によってドリフトする角速度センサ２７の零点を時間経過に伴って更新して補正するセンサ零点補正処理がなされる。即ち、角速度センサ２７によって検出されるサンプリング出力値の複数が記憶され、記憶された所定複数のサンプリングデータが平均処理されるとともに、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いて平滑化処理されて零点が割り出され、この零点と実検出値との差をゲインＫ1 で積分分処理することで傾斜角度θが演算されるのである。また、このようにして算出された演算傾斜角度θと傾斜センサ２６から得られる検出傾斜角度θｒとの偏差にゲインＫ2 を乗じた値をフィードバックすることで、積分処理による誤差の集積を消去している。
【００３０】
上記した基本的なローリング制御において、対地作業装置６の傾斜姿勢の安定化を図るために、以下のような制御が付加される。
【００３１】
[第１例]
【００３２】
ローリングシリンダ１０の目標速度の演算形態を機体傾斜状況によって選択変更することで対地作業装置６の傾斜姿勢の安定化を図ることができる。
【００３３】
図６のフローチャートに示すように、先ず、角速度センサ２７で検出された角速度dθj/dt（傾斜変化速度）が、予め入力され記憶されているローリングアクチュエータ１０が最大速度でローリング駆動された時のロータリ耕耘装置６の角速度と比較され、機体の傾斜変化速度に対して最大速度でローリング駆動して追随可能であるか否かが判断される。
【００３４】
追随可能であることが判断されると、ローリングアクチュエータ１０の目標シリンダ長さＬ0 と検出長さＬとの偏差ΔＬに基づいて目標速度が算出され、追随不能であることが判断されると、前記偏差ΔＬと角速度センサ２７で検出された角速度 dθj/dtに基づいて目標速度が算出される。
【００３５】
[第２例]
【００３６】
機体の傾斜変化速度に対して最大速度でローリング駆動して追随可能であるか否かの判断に基づいて、ローリング作動方向を選択する制御を行うことで対地作業装置６の傾斜姿勢の安定化を図ることもできる。
【００３７】
つまり、図７のフローチャートに示すように、先ず、角速度センサ２７で検出された角速度dθj/dt（傾斜変化速度）が、予め入力され記憶されているローリングアクチュエータ１０が最大速度でローリング駆動された時のロータリ耕耘装置６の角速度と比較され、機体の傾斜変化速度に対して最大速度でローリング駆動して追随可能であるか否かが判断される。
【００３８】
次に、追随可能であることが判断されると、ローリングアクチュエータ１０を目標傾斜方向へ作動させ、追随不能であることが判断されると、機体傾斜方向と反対の方向へ作動させる。なお、この場合のローリングアクチュエータ１０の目標速度はローリングアクチュエータ１０の目標シリンダ長さＬ0 と検出長さＬとの偏差ΔＬに基づいて算出する。
【００３９】
つまり、圃場では同一方向へ傾斜が長く続くことは少なく、左右傾斜が繰り返されることが多いので、傾斜が大きくて追随が困難な場合には逆作動させることで、次に現れる逆方向の傾斜に事前に対応し、むしろ、対地作業装置のローリング姿勢を安定させることができ、結果的に仕上がりの良い作業を行うことができる。
【００４０】
この場合、上記のように、追随可能であるか否かの判断に基づいて作動方向を一義的に切換え選択するのではなく、ファジイ制御を用いて重み付けによって徐々に切換える形態で制御すれば、対地作業装置の傾斜変化をより少なく抑えて作業の仕上がりを向上することも可能となる。
【００４１】
本発明は、以下のような形態で実施することも可能である。
【００４２】
（１）機体斜角度を傾斜センサ２６でのみ検出する使用のものでは、検出した傾斜角の微分、あるいは、微少時間前後の検出傾斜角の差分によって傾斜変化速度を得ることができる。
【００４３】
（２）ローリングアクチュエータ１０の最大速度は、最大速度駆動時における実速度を検出して取り込むこともできる。
【００４４】
（３）走行機体１の傾斜変化状態が、ローリングアクチュエータ１０の最大速度で対地作業装置６をローリング駆動することで追随可能な状態にあるかどうかを判断する形態としては、ローリングアクチュエータ１０の目標長さＬ0と検出長さＬとの差が、予め入力してある設定範囲内であれば追随可能とし、前記設定範囲を越えると追随不能とみなす形態で実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】農用トラクタ全体の側面図
【図２】農用トラクタの後部を示す斜視図
【図３】制御装置の概略構成を示すブロック図
【図４】ローリング制御装置のブロック図
【図５】傾斜角演算用の制御ブロック図
【図６】ローリング制御のフロー図
【図７】ローリング制御の他の例のフロー図
【符号の説明】
【００４６】
１ 走行機体
６ 対地作業装置
１０ ローリングアクチュエータ
２６ 傾斜センサ
２７ 角速度センサ
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１０５２
【氏名又は名称】株式会社クボタ
|
| 【出願日】 |
平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０７３０８
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
|
| 【公開番号】 |
特開２００７−７５１２６（Ｐ２００７−７５１２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１９年３月２９日（２００７．３．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２００６−３４６３９４（Ｐ２００６−３４６３９４） |
|